JP5468958B2 - 体腔内挿入型超音波検査装置 - Google Patents

Description

本発明は超音波内視鏡等、被検者の体腔内に挿入して、体内組織の状態等を検査するための体腔内挿入型超音波検査装置に関するものである。

本体操作部に挿入部を連設して設け、この挿入部の先端における先端硬質部に超音波トランスデューサを設ける構成とした体腔内挿入型の超音波検査装置は、例えば特許文献１に示されているように、従来から広く用いられている。ここで、特許文献１においては、超音波トランスデューサに加えて内視鏡観察機構を設けた超音波内視鏡として構成となし、超音波トランスデューサは、多数の超音波振動子を所定の方向に配列して設ける構成とした、超音波トランスデューサの駆動は電子走査式のものとなっている。これら各超音波振動子には超音波振動子の数以上の配線が接続されるが、これらの配線は挿入部の内部から本体操作部に向けて延在させている。

超音波検査の結果、体内に病変のおそれがある部位が存在していると判断されたときには、穿刺処置具により組織を採取することになる。このために、超音波トランスデューサの配置部より基端側の位置に処置具導出口を開口させ、この処置具導出口から挿入部の全長を通って、本体操作部に至る処置具挿通チャンネルが設けられる。処置具挿通チャンネルは、先端硬質部に穿設した処置具通路を備え、この処置具通路には接続パイプが部分的に挿入されており、この接続パイプの基端側の部位は先端硬質部の壁面から所定の長さ突出させるようにしており、この接続パイプに曲げ方向に可撓性を有する処置具挿通チューブを接続するように構成している。

穿刺処置具は体腔内への刺入前は内視鏡観察機構による観察下で、また体腔内壁に刺入後は超音波トランスデューサによる観測下で操作されるもので、処置具導出口は先端硬質部の側面に開口するように構成されている。そして、処置具挿通チューブは挿入部の軸線方向に延在されていることから、接続パイプは処置具挿通チューブを処置具通路に接続するためのものであるが、さらに処置具を挿通する通路を軸線方向から斜め前方に向くように方向転換させるための機能を発揮することになる。従って、接続パイプは湾曲形状に曲げたパイプから構成されることになる。

特許文献１では、前述したように、超音波トランスデューサは先端硬質部の先端位置に配設され、処置具導出口はこの超音波トランスデューサより基端側の位置に配置されて、挿入部の基端側に向けて延在されることになる。処置具挿通チャンネルを構成する接続パイプ及び処置具挿通チューブと超音波トランスデューサからの配線とが同じ方向に向けて延在されるが、それらの間を隔離すると、先端硬質部が太径化することになる。このために、特許文献１においては、超音波トランスデューサからの配線を非拘束状態で延在させ、接続パイプは配線の間を通すように構成している。

また、特許文献２には、超音波振動子から延出させられた超音波ケーブル束をチューブにより被覆するようにしている。

特開平１１−２７６４８９号公報 特開２００１−１７００５４号公報

ところで、超音波振動子からの配線は、通常、導電線の外表面を絶縁コーティングすることにより構成されるが、この導電線に対する絶縁コーティングは、そのコーティング材を厚くすれば、より完全な絶縁が行われる。しかしながら、このコーティングの厚みを大きくすると、その分だけ各配線が太径化し、全体としての配線の束が嵩張ることになる、挿入部の細径化は、被検者の苦痛軽減等のために必要であり、従って先端硬質部内に配線束を収容するために広い空間を確保すると、先端硬質部の細径化という観点から望ましいものではない。特に、気管支用超音波内視鏡のような気管支という非常に細径の管腔の内部に進行させながら超音波観察を行う装置等にあっては、細径化の要請はさらに高くなる傾向にある。

配線における絶縁コーティングを超音波信号の伝送のために支障のない程度まで薄肉化することも考えられるが、そうすると絶縁コーティングに僅かでもむらが発生すると、絶縁機能が不安定になる可能性がある。従って、束ねた配線の嵩を小さくするために、導電線の表面に形成される絶縁被膜の膜厚をあまり薄くすることはできない。特に、特許文献１のように、配線を非結束状態にして、その内部に処置具挿通チャンネルの一部を構成する接続パイプを割り込ませる場合にあって、さらなる細径化を追求しようとすると、配線と接続パイプと間の接触部分において、配線と接続パイプとが電気的に導通する可能性がある。

また、特許文献２においては、チューブは所定の位置に超音波ケーブル束を位置させるために設けられていることについては記載されているものの、超音波ケーブル束と接続パイプとの絶縁性については何等記載されていない。

既に説明したように、処置具挿通チャンネルの内部には、処置具が挿通されるものであり、処置具としては金属材からなるものもあり、また接続パイプが体液等を介して体腔内壁と導通する可能性がないとは言えないこと等から、配線を構成する導電線を絶縁処理の安定性を確保することは極めて重要なことである。従って、本発明の目的とするところは、体腔内挿入型超音波検査装置において、挿入部を太径化することなく、超音波トランスデューサ及びその周辺を確実に電気絶縁することにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、挿入部の先端硬質部に複数の超音波振動子からなる超音波トランスデューサを装着し、これら各超音波振動子からの配線を挿入部内に挿通させたものであって、前記各超音波振動子からの配線と近接するように１または複数の金属部材が配設されており、前記金属部材の外面に絶縁被覆層を形成し、前記先端硬質部には、前記超音波トランスデューサの装着位置より基端側に内視鏡観察手段が設けられており、また前記先端硬質部の側面に開口する処置具導出口が形成されており、前記処置具導出口からの処置具通路に接続パイプを挿入して、前記接続パイプに処置具挿通チューブを接続する構成であり、前記金属部材の絶縁された部位は、少なくとも前記接続パイプの外面であることをその特徴とするものである。

接続パイプ以外にも、例えば超音波トランスデューサの部位に超音波伝達媒体を供給するバルーンの給排路として構成される流体給排パイプが設けられる場合もある。前述した接続パイプ、また流体給排用パイプや吸引管路等は金属製のものとして構成されるのが一般的である。従って、これら金属部材において、少なくとも超音波トランスデューサから引き出された多数の配線と接触している部位を絶縁被覆する。

処置具挿通チャンネル内に挿通される処置具としては穿刺処置具があることから、この穿刺処置具の先端で接続パイプの内面を損傷しないようにするために、接続パイプはステンレス等の金属で形成される。従って、この金属製の接続パイプの外面には絶縁被覆が行われる。ただし、絶縁被覆はその外面のみに形成し、内面は穿刺処置具が摺動することから、被覆材が削り取られることがないように、金属の面を露出させるようにする。勿論、この接続パイプの内面は配線と接触することはない。

絶縁被覆層による電気的な耐圧特性はできるだけ高い方が望ましい。例えば熱収縮性の樹脂チューブを被装したり、絶縁性のテープを巻回したりすることができる。ただし、絶縁被覆層の厚みが小さくなれば、接続パイプ等を細径化することができる。このために、絶縁被覆層は絶縁被膜であること、即ち金属部材上への被膜形成によることが望ましい。本発明において「金属部材上への被膜形成」とは膜形成以前は粉体、液体等であって、層状をなしていない物質を物理的、化学的、電気的その他の処理によって、金属部材上に直接または間接（膜形成に必要な補助的な層が存在することを妨げない）に積層して膜を形成することをいう。さらには、１．５ｋＶ乃至それ以上、好ましくは４ｋＶの耐圧を有するものとし、厚みは５〜５０μｍであって、できるだけ薄膜化することがより望ましい。

このように、絶縁被覆の被膜の厚みを薄くし、しかも高い絶縁機能を持たせるために、絶縁被覆層はＡＤ（aerozol deposition）法により形成することが望ましい。即ち、金属酸化物等のセラミック材料、例えばアルミナを微粉状に粒子化してガスに混入させたエアロゾルを接続パイプ等の金属部材の外面に高圧で吹き付けるようにすることによって、薄膜で均質な絶縁被膜を形成することができ、しかも膜強度の高いものとすることができる。

超音波トランスデューサは多数の超音波振動子から構成され、配線はこの超音波振動子の数より多いものである。挿入部は体腔内における挿入経路に沿って曲げられるものであり、特に先端硬質部近傍の部位には湾曲部が設けられるのが一般的であり、この湾曲部は急激な角度で曲げられることになる。通常は、先端硬質部の内部において、超音波トランスデューサ配設部における配線を保護するために、この引き出し部分は充填剤を充填するようにしても良く、また配線を非結束状態で接続パイプの配設部を通過させるようにすることもできる。

体腔内挿入型超音波検査装置において、超音波トランスデューサからの配線と金属部材とが接触する部位に対して少なくとも接続パイプの外面を絶縁被覆したので、挿入部を太径化することなく、超音波トランスデューサ及びその周辺を確実に電気絶縁性が確保される。

本発明の体腔内挿入型超音波検査装置を超音波内視鏡として構成したものにおいて、その挿入部の先端部分の外観図である。 図１の要部正面図である。 挿入部における先端硬質部の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図２の右側面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、体腔内挿入型超音波検査装置を超音波内視鏡として構成したものを示すが、本発明は超音波内視鏡に限定されるものではなく、例えば内視鏡観察手段を設けないものとして構成することもできる。

図１において、１は本体操作部、２は体腔内への挿入部である。挿入部２は、本体操作部１への連設側から順に軟性部２ａ，湾曲部２ｂ及び先端硬質部２ｃとなっている。挿入部２のうち、最も長尺な部位は軟性部２ａで、湾曲部２ｂは所望の方向に湾曲操作できるように構成されている。

図２及び図３に示したように、先端硬質部２ｃの先端側には超音波トランスデューサ１０が設けられている。また、先端硬質部２ｃの基端側には立ち上がり面１１が形成されており、この立ち上がり面１１には、内視鏡観察手段を構成する一対の照明部１２，１２と、両照明部１２，１２間に設けた観察部１３とが配置されている。さらに、超音波トランスデューサ１０の配設位置と、内視鏡観察手段を設けた立ち上がり面１１との間の部位は平面部１４となっており、この平面部１４に処置具導出口１５が開口している。

処置具導出口１５は、先端硬質部２ｃに設けた処置具通路１６の先端開口部を構成している。図４に示したように、処置具通路１６には接続パイプ１７を介して処置具挿通チューブ１８が接続されており、この処置具挿通チューブ１８は曲げ方向に可撓性を有するものである。これら処置具通路１６，接続パイプ１７及び処置具挿通チューブ１８によって、処置具挿通チャンネル１９が構成されている。

超音波トランスデューサ１０は先端硬質部２ｃの側面部に設けられ、凸円弧形状に配列した多数の超音波振動子２０から構成されるものであって、電子コンベックス走査を行うものである。超音波振動子２０の裏面側にはバッキング材２１が設けられており、表面側は音響レンズ２２が設けられている。各超音波振動子２０にはそれぞれ一対からなる電極が設けられている。一方の電極は各々の超音波振動子２０に設けることもできるが、それらについて、１または複数の共通電極とすることができ、このために最低限１本の配線が引き出される。もうひとつの電極は個別電極であり、それぞれ１本の配線が接続される。従って、図４に符号２３で示したように、多数の配線が束状になって超音波トランスデューサ１０から引き出されており、配線２３の数は超音波トランスデューサ１０には超音波振動子２０の数以上である。これらの配線２３は先端硬質部２ｃから湾曲部２ｂ及び軟性部２ａを経て本体操作部１にまで延在されており、図示しない超音波観測装置に着脱可能に接続されることになる。従って、先端硬質部２ｃには、超音波トランスデューサ１０が装着され、また配線２３を挿通させる空間部２４が形成されている。

配線２３は導電線をシールド用被覆、シールド（金属線網）、絶縁被覆の順に被覆したものであって、絶縁被覆は絶縁部材をコーティングしたものから構成されている。ここで、配線２３の数は多数であることから、それぞれの配線２３の絶縁性を高くするには、厚みのある絶縁コーティングとすることになるが、そうすると、配線２３が太径化して、空間部２４に収容できなくなってしまう。このために、各配線２３における絶縁コーティングは他の配線との導通を防ぐに足る程度の厚みの薄いものとしている。

ところで、図４から明らかなように、処置具挿通チャンネル１９を構成する接続パイプ１７は、先端硬質部２ｃの先端側面部に開口している処置具導出口１５と挿入部２の軸線方向に延在させた処置具挿通チューブ１８との間を接続することから、処置具の方向を転換するために、湾曲形状としたパイプから構成されている。処置具挿通チャンネル１９には、様々な処置具が挿通されるが、超音波観測手段で体内組織の内部を検査することができ、体内組織に病変部等があれば、この体内組織を採取したり、薬液を注入したりするために、先端に鋭利な針先を有する穿刺処置具も挿通される。処置具挿通チューブ１８は挿入部２の軸線方向に延在されているので、この処置具挿通チューブ１８を樹脂チューブから構成しても、穿刺処置具を挿入する際に、この処置具挿通チューブ１８の内面を損傷させることはない。しかしながら、接続パイプ１７は処置具の方向を転換するためのものでもあり、従って穿刺処置具を挿通させる際に、その先端部と接続パイプ１７の内面と接触したときに、この接続パイプ１７の内面を損傷させないようにするために、接続パイプ１７の材質としては、金属材から構成され、より好ましくはステンレス製のパイプから構成される。

接続パイプ１７は、導電性を有する金属の曲げパイプから構成されるものであるが、この接続パイプ１７は配線２３が収容されている空間部２４にも臨んでいる。しかも、図示した接続パイプ１７は、処置具導出口１５が開口する部位の端面位置まで延在させるようにしており、これによって、穿刺処置具が処置具導出口１５から導出されるまでは、先端硬質部２ｃにおける処置具通路１６の内面と接触することはない。ここで、先端硬質部２ｃは、少なくともその外面部分は電気絶縁性を有する樹脂材から構成されている。処置具導出口１５の部位まで接続パイプ１７を延在させると、図５に示したように、この接続パイプ１７の端面が被検者の体腔内壁と接触するか、生理食塩水や体液等を介して導通するおそれがある。しかしながら、接続パイプ１７は、少なくとも先端硬質部２ｃにおける接続パイプ１７が挿通される処置具通路１６は電気絶縁性を有しており、また接続パイプ１７に接続されている処置具挿通チューブ１８も樹脂材から構成されている。

既に説明したように、配線２３は、その導電線におけるコーティングで形成される絶縁コーティングは比較的薄いものとしているので、厚みに僅かでもむらがあると、部分的に絶縁機能が低下することになる。多数の配線２３は、先端硬質部２ｃ内では、その軸線方向に長手となった超音波トランスデューサ１０の全長から引き出されるので、無理な力が作用しないようにするために、非結束状態とするが、湾曲部２ｂ及び軟性部２ａの内部では、断線しないように保持し、かつ電気的に絶縁するために、後述するように、絶縁スリーブ２５ａ，２５ｂ内に束ねられた状態となし、このように束ねた状態で本体操作部１にまで延在させるようにしている。

ところで、被検者の苦痛軽減及び体腔内への挿入操作性の向上等の観点から、挿入部２はできるだけ細径のものとする必要がある。観察部１３を構成する内視鏡観察手段の構成としては、対物光学系３０と、この対物光学系３０の光軸を曲折するためのプリズム３１と、固体撮像素子３２及びその基板３３とからなる観察機構が装着されており、先端硬質部２ｃにおいて、最も充填率の高い部位は観察部１３が配設されている部位である。そこで、配線２３は、少なくとも観察部１３が装着されている部位までは絶縁スリーブには収容せず、ばらばらの状態とし、もってより広いスペースを確保している。しかも、この部位において、デッドスペースできるのを抑制するために、湾曲形状となった接続パイプ１７は、配線２３が挿通されている空間部２４に部分的に割り込むようにして配置されており、従って接続パイプ１７は配線２３と部分的に接触している。

配線２３の絶縁コーティングは比較的薄いものであることから、厚みが変化すると、絶縁機能が大きく変化する。一方、配線２３は接続パイプ１７と接触しており、しかも接続パイプ１７は処置具導出口１５に臨んでいる。そこで、接続パイプ１７において、特に配線２３が接触する部位及びその周辺の部位を絶縁処理する。即ち、配線２３の絶縁耐圧性を高めるようにした場合には、配線２３の数が多いために、絶縁コーティングの厚みを大きくすると、たとえ増厚分が僅かであっても、配線２３の束全体の嵩が極めて大きくなる。これに対して、接続パイプ１７は１本設けられているだけであるから、絶縁被覆に多少の厚みを持たせても、あまり太径化することはない。

しかも、絶縁被覆を最小限の厚みに抑制することによって、先端硬質部２ｃをさらに細径化している。接続パイプ１７に絶縁被覆を行うに当たって、絶縁機能を安定的に発揮するようになし、しかも絶縁被覆の厚みをできるだけ薄くしている。このために、ＡＤ(aerosol deposition)法により接続パイプ１７の外周面において、処置具通路１６内に挿入する部位と、処置具挿通チューブ１８が嵌合される部位とを除き、その間の部位に絶縁被膜が形成される。また、接続パイプ１７の内面は金属が露出した状態に保持する。また、この接続パイプ１７以外にも、超音波トランスデューサ１０からの配線２３と接触するおそれのある金属材、例えば超音波トランスデューサ１０にバルーンが装着されるが、このバルーン内に超音波伝達媒体を給排するための流体給排パイプ等の金属製の部材が配線２３と当接する可能性のある部位に設けられている場合には、これら金属製の部材に対して絶縁被膜を形成するように構成する。ここで、絶縁被膜は、ＡＤ法以外にも、例えばポリパラキシリレンコート（パリレン（登録商標）コート）、フッ素樹脂による絶縁コート、電荷を有する塗料粒子を含む液体中に浸漬させて行う電着等によっても絶縁被膜を形成することができる。なお、電着のように浸漬が必要なものは、被覆が必要ない接続パイプ１７の内面を予めマスクしておき、外面の被覆が終了してからマスクを剥離すればよい。

ＡＤ法による成膜は、低真空下において、電気絶縁部材からなるアルミナの微小粉体をガスに混入して接続パイプ１７に吹き付け、その後に加熱することによって、接続パイプ１７の外面に薄膜の絶縁被膜を形成するものである。この絶縁被膜の膜厚は５〜５０μｍ程度とすることができ、しかも最低で１．５ｋＶ、好ましくは４ｋＶ程度の耐圧特性を持たせることができる。しかも、この絶縁被膜の表面は均質で、平滑な面となり、配線２３が接続パイプ１７の表面に対して摺動しても、絶縁コーティングが剥離したり、配線２３そのものが断線したりする等といった事態が発生することはない。

以上のように、接続パイプ１７の少なくとも配線２３と接触する可能性のある部位にＡＤ法等による絶縁被膜を形成することによって、接続パイプ１７の厚みを格別変化させることなく、配線２３からの漏電を確実に防止することができる。ここで、配線２３に対して絶縁処理を行うようにした場合には、配線１本１本への被覆となるから、全体の径が大きくなってしまう。また、配線２３を束ねて絶縁被覆しようとする場合、チューブ程度のものしか適用できない等といった問題点があり、接続パイプ１７を絶縁被覆する構成としているので、チューブ以外であっても、前述した様々な成膜法を適用することができる。

配線２３は先端硬質部２ｃの内部では、非拘束状態となし、かつ必要に応じて充填材が充填されるようになっており、湾曲部２ｂに至る前の段階では、配線２３を保護し、かつ絶縁保持するために、絶縁スリーブに挿通させる。絶縁スリーブは単一のものとして構成することもできるが、複数本、例えば図６に示したように、２本の絶縁スリーブ２５ａ，２５ｂに分割することができ、しかも挿入部２の内部に配設されている部材によっては、分割した絶縁スリーブ２５ａと絶縁スリーブ２５ｂとで異なる本数の配線２３を挿通させるように構成し、配線の束に変化を持たせるようにすることもできる。そして、これら絶縁スリーブ２５ａ，２５ｂに挿通させた配線２３は、固体撮像素子３２からの信号線３４と共に本体操作部１にまで延在される。

また、先端硬質部２ｃには、超音波トランスデューサ１０の配設位置の前後にバルーン装着溝２６ａ，２６ｂが設けられている。そして、このバルーン装着溝２６ａ，２６ｂ間にバルーンを装着して、このバルーンの内部に超音波伝達媒体を供給することにより超音波トランスデューサ１０と体腔内壁との間に空気が介在しないようにされる。超音波伝達媒体の給排のために、先端硬質部２ｃにおける超音波トランスデューサ１０の配設位置近傍に流体給排孔２７が設けられる。この流体給排孔２７にはチューブが接続されるが、このチューブと流体給排孔２７との間を接続するためにも、処置具挿通チャンネル１９と同様に、接続パイプ２８が用いられる。従って、この接続パイプ２８が金属で形成されている場合には、その外面にも前述と同様の絶縁被覆を行うようにする。

１ 本体操作部 ２ 挿入部
２ｃ 先端硬質部 １０ 超音波トランスデューサ
１５ 処置具導出口 １６ 処置具通路
１７ 接続パイプ ２０ 超音波振動子
２３ 配線 ２４ 空間部

Claims (7)

1. 挿入部の先端硬質部に複数の超音波振動子からなる超音波トランスデューサを装着し、これら各超音波振動子からの配線を挿入部内に挿通させたものにおいて、
   前記各超音波振動子からの配線と近接するように１または複数の金属部材が配設されており、
   前記金属部材の外面に絶縁被覆層を形成し、
   前記先端硬質部には、前記超音波トランスデューサの装着位置より基端側に内視鏡観察手段が設けられており、また前記先端硬質部の側面に開口する処置具導出口が形成されており、前記処置具導出口からの処置具通路に接続パイプを挿入して、前記接続パイプに処置具挿通チューブを接続する構成であり、
   前記金属部材の絶縁された部位は、少なくとも前記接続パイプの外面であることを特徴とする体腔内挿入型超音波検査装置。
2. 前記接続パイプはステンレスパイプから構成され、その内面は、その全面にステンレスを露出させており、外面に絶縁被覆層を形成する構成としたことを特徴とする請求項１記載の体腔内挿入型超音波検査装置。
3. 前記絶縁被覆層は絶縁被覆膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の体腔内挿入型超音波検査装置。
4. 前記接続パイプの外面に形成した絶縁被覆層膜は少なくとも１．５ｋＶの耐圧を有するものであり、かつ厚みが５〜５０μｍであることを特徴とする請求項３記載の体腔内挿入型超音波検査装置。
5. 前記絶縁被覆層膜は金属酸化物粒子のエアロゾルを前記接続パイプの外面に吹き付けるようにした薄膜から構成したことを特徴とする請求項３または４記載の体腔内挿入型超音波検査装置。
6. 前記配線の前記金属部材と近接する部位では、これら複数の配線が非拘束状態とする構成としたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の体腔内挿入型超音波検査装置。
7. 前記処置具導出用開口は前記超音波トランスデューサと前記内視鏡観察手段との間の位置に開口させる構成としたことを特徴とする請求項１記載の体腔内挿入型超音波検査装置。

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