JP6547067B2 - 超音波内視鏡 - Google Patents
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Description
しかしながら、このような構成では、湾曲管の湾曲動作に応じて信号ケーブルが屈曲するため、当該信号ケーブルが劣化する虞がある。
そこで、当該信号ケーブルの劣化を防止する構造として、以下の超音波内視鏡が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の超音波内視鏡では、信号ケーブルを湾曲管(湾曲部)内まで引き回さずに、当該湾曲管内にフレキシブル基板を配設し、当該フレキシブル基板にて振動子部(超音波プローブ)と可撓管の先端側まで引き回された信号ケーブルとを電気的に接続する構造を採用している。また、当該フレキシブル基板は、湾曲管の内部において、当該湾曲管との間に僅かに隙間を空けた状態で、当該湾曲管の軸線周りに螺旋状に巻いて配置されている。そして、当該フレキシブル基板における螺旋状の内部には、当該螺旋状の軸線に沿って、処置具を挿通するための処置具挿通チャンネル等の内蔵物が挿通されている。
したがって、本発明に係る超音波内視鏡によれば、フレキシブル基板の断線を防止することができるとともに、内蔵物に傷を付けてしまうことを防止することができる、という効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態に係る内視鏡システム1を模式的に示す図である。
内視鏡システム1は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム1は、図1に示すように、超音波内視鏡2と、超音波観測装置3と、内視鏡観察装置4と、表示装置5と、光源装置6とを備える。
超音波内視鏡2は、一部を被検体内に挿入可能とし、被検体内の体壁に向けて超音波パルスを送信するとともに被検体にて反射された超音波エコーを受信してエコー信号を出力する機能、及び被検体内を撮像して画像信号を出力する機能を有する。
なお、超音波内視鏡2の詳細な構成については、後述する。
内視鏡観察装置4は、ビデオケーブル41(図1)を介して超音波内視鏡2に電気的に接続し、ビデオケーブル41を介して超音波内視鏡2からの画像信号を入力する。そして、内視鏡観察装置4は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。
表示装置5は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)を用いて構成され、超音波観測装置3にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置4にて生成された内視鏡画像等を表示する。
光源装置6は、超音波内視鏡2に設けられた後述するコネクタ24(第3コネクタ部243)を介して超音波内視鏡2に接続し、被検体内を照明する照明光を超音波内視鏡2に供給する。
超音波内視鏡2は、図1に示すように、挿入部21と、操作部22と、ユニバーサルケーブル23と、コネクタ24とを備える。
なお、以下に記載する「先端側」は、挿入部21の先端側(被検体内への挿入方向の先端側)を意味する。また、以下に記載する「基端側」は、挿入部21の先端から離間する側を意味する。
挿入部21は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部21は、図1に示すように、先端側に設けられる超音波探触子211と、超音波探触子211の基端側に連結される硬性部材212と、硬性部材212の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部213と、湾曲部213の基端側に連結され可撓性を有する可撓管214とを備える。
ここで、挿入部21の内部には、光源装置6から供給された照明光を伝送するライトガイドLG(図5参照)、被写体像を基端側に伝送するイメージガイドIG(図5参照)、送気や送水等に用いられるチューブTB(図5参照)、処置具(例えば、穿刺針等)を挿通するための処置具チューブCH(図5参照)、上述したパルス信号やエコー信号を伝送する信号ケーブルCB(図2参照)、超音波探触子211を構成する後述する振動子部2111(図2参照)と信号ケーブルCBとを電気的に接続するフレキシブル基板FPC(図5参照)等が引き回されている。
なお、挿入部21の先端側の詳細な構成(超音波探触子211、硬性部材212、湾曲部213、及びフレキシブル基板FPC)については、後述する。
また、操作部22には、挿入部21内に配設された処置具チューブCHに連通し、当該処置具チューブCHに処置具を挿通するための処置具挿入口223が形成されている。
さらに、操作部22の内部には、イメージガイドIGにて伝送された被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子(図示略)と、イメージガイドIGにて伝送された被写体像を当該撮像素子に結像する光学系(図示略)とが配設されている。
コネクタ24は、ユニバーサルケーブル23の端部に設けられている。そして、コネクタ24は、超音波ケーブル31、ビデオケーブル41、及び光源装置6がそれぞれ接続される第1〜第3コネクタ部241〜243を備える。
図2は、挿入部21の先端側を拡大した斜視図である。
以下、超音波探触子211、硬性部材212、湾曲部213、及びフレキシブル基板FPCの構成について順に説明する。
超音波探触子211は、図2に示すように、コンベックス型の超音波探触子であり、複数の超音波振動子が凸型の円弧を形成するように規則的に配列されてなる振動子部2111を有する。
ここで、超音波振動子は、音響レンズ、圧電素子、及び整合層を有し、被検体内の体壁よりも内部の超音波断層画像に寄与する超音波エコーを取得する。
そして、振動子部2111は、挿入部21の内部に引き回されたフレキシブル基板FPC及び信号ケーブルCBを介して超音波観測装置3から入力したパルス信号を超音波パルスに変換して被検体内に送信する。また、振動子部2111は、被検体内で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換し、挿入部21の内部に引き回されたフレキシブル基板FPC及び信号ケーブルCBを介して超音波観測装置3に出力する。
硬性部材212には、図2に示すように、取付用孔2121と、処置具チャンネル2122と、撮像用孔2123と、照明用孔2124とが形成されている。
取付用孔2121は、超音波探触子211が取り付けられる孔である。
処置具チャンネル2122は、処置具挿入口223を介して処置具チューブCHに挿通された各種処置具を外部に突出させる孔である。
撮像用孔2123は、内部にイメージガイドIGの一端が配設され、被写体像を当該イメージガイドIGの一端に取り込む孔である。
照明用孔2124は、内部にライトガイドLGの一端が配設され、ライトガイドLGを介して伝送された照明光を被写体内に照明する孔である。
湾曲部213は、図2に示すように、基端ベース2131、複数のリング状部材2132、及び先端ベース2133を有する湾曲管213Aと、シールド部材2134(図5参照)と、被覆部材2135(図5参照)とを備える。なお、図2では、説明の便宜上、シールド部材2134及び被覆部材2135の図示を省略(湾曲管213Aのみを図示)している。
基端ベース2131は、円筒形状を有し、基端側が可撓管214に連結する。
先端ベース2133は、円筒形状を有し、先端側が硬性部材212に連結する。
シールド部材2134は、EMC対策やノイズ対策を目的とした金属メッシュ等のシールド部材であり、湾曲管213Aの外周を被覆する部材である。
被覆部材2135は、ゴム等の柔軟な材質で構成され、シールド部材2134の外周を被覆する部材である。
複数のリング状部材2132は、同一の形状を有する。このため、以下では、一つのリング状部材2132の形状のみ説明する。
リング状部材2132は、図3に示すように、円筒状の基体2132Aと、2つの第1張出部2132Bと、2つの第2張出部2132Cと、2つのワイヤ挿通部2132Dとを備える。
2つの第1張出部2132Bは、基体2132Aの先端側の端部において、当該基体2132Aの中心軸を基準として180°の回転対称となる位置からそれぞれ先端側に張り出した部分である。そして、2つの第1張出部2132Bには、表裏を貫通し(基体2132Aの中心軸に直交する方向に貫通し)、ピンPN(図2)が挿通される第1ピン挿通孔2132Eがそれぞれ形成されている。
2つの第2張出部2132Cは、基体2132Aの基端側の端部において、2つの第1張出部2132Bに対向する位置からそれぞれ基端側に張り出した部分である。そして、2つの第2張出部2132Cには、第1張出部2132Bと同様に、表裏を貫通し、ピンPNが挿通される第2ピン挿通孔2132Fがそれぞれ形成されている。
また、上述したように相互に連結された複数のリング状部材2132のうち、基端に位置するリング状部材2132は、基端ベース2131の先端側にピンPNを介して回動自在に連結される。先端に位置するリング状部材2132は、先端ベース2133の基端側にピンPNを介して回動自在に連結される。
具体的に、基体2132Aにおいて、当該基体2132Aの中心軸を基準として、各第1,第2張出部2132B,2132Cを90°回転させた位置には、当該基体2132Aの周方向に沿って延び、当該基体2132Aの中心軸に沿って互いに対向する一対のスリット孔2132G(図3)がそれぞれ形成されている。そして、2つのワイヤ挿通部2132Dは、基体2132Aにおいて、各一対のスリット孔2132Gの内側に位置する各部位が当該基体2132Aの中心軸に向けてそれぞれ折り曲げられた部分である。
図4及び図5は、湾曲部213の内部に配設されるフレキシブル基板FPCの配設状態を示す図である。具体的に、図4(a)は、2つのワイヤ挿通部2132Dを通る平面(湾曲管213Aの中心軸Ax1を含む平面)にて湾曲管213Aを切断した断面図である。図4(b)は、フレキシブル基板FPCを側方から見た図である。図4(c)は、図4(a)に対応した断面図であって、湾曲管213Aの内部におけるフレキシブル基板FPCの配設状態を示す図である。なお、図4では、説明の便宜上、図2と同様に、シールド部材2134及び被覆部材2135の図示を省略(湾曲管213Aのみを図示)している。図5は、湾曲管213Aの中心軸Ax1に直交する平面にて湾曲部213を切断した断面図である。なお、図5では、説明の便宜上、フレキシブル基板FPCを二点鎖線で図示している。
フレキシブル基板FPCは、ポリイミド等の絶縁材料から構成された長尺状のシートに導体パターンが形成されたものであり、湾曲管213Aの内部に挿通されている。そして、フレキシブル基板FPCは、導体パターンを介して、振動子部2111と可撓管214の先端側まで引き回された信号ケーブルCBとを電気的に接続する。
本実施の形態では、螺旋部FPC1の外径寸法D1(図4(b))は、湾曲管213A(基体2132A)の内径寸法D2(図4(a))と同一に設定されている。また、フレキシブル基板FPCの幅寸法D3(図4(b))は、基体2132Aにおける中心軸Ax1に平行な方向(被検体内への挿入方向)の長さ寸法D4(図4(a))と同一に設定されている。さらに、螺旋部FPC1の螺旋ピッチPiS(図4(b))は、リング状部材2132のピッチPi(図4(a))の2倍に設定されている。
すなわち、螺旋部FPC1は、湾曲管213Aの内面に倣って配設される。また、螺旋部FPC1における螺旋ピッチPiS毎に離れた各部位FPC2は、図4(c)または図5に示すように、複数のリング状部材2132のうちピッチPiの2倍の周期で配列される各リング状部材2132の内面(2つのワイヤ挿通部2132Dのうち一方のワイヤ挿通部2132D)に当接する。この際、各部位FPC2は、図4(c)に示すように、各リング状部材2132の外部にはみ出すことなく、各リング状部材2132の内部に位置付けられる。そして、各ワイヤ挿通部2132Dに当接した全ての各部位FPC2は、当該各ワイヤ挿通部2132Dに対して、接着剤や半田等により固定される。
したがって、本実施の形態に係る超音波内視鏡2によれば、フレキシブル基板FPCの断線を防止することができる、という効果を奏する。また、フレキシブル基板FPCが内蔵物を締め付ける動作を行うことがないため、当該内蔵物に傷が付くこともない。
また、フレキシブル基板FPCの幅寸法D3は、基体2132Aにおける中心軸Ax1に平行な方向の長さ寸法D4と同一に設定されている。そして、各部位FPC2は、各リング状部材2132の外部にはみ出すことなく、各リング状部材2132の内部に位置付けられる。このため、湾曲管213Aの湾曲動作の際、各部位FPC2が隣接するリング状部材2132に機械的に干渉することがない。したがって、各部位FPC2が各リング状部材2132の外部にはみ出した場合と比較して、湾曲管213Aの湾曲力量をさらに低減し、操作性を向上させることができる。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態では、螺旋部FPC1は、各ワイヤ挿通部2132Dに当接した全ての各部位FPC2が当該各ワイヤ挿通部2132Dに対して接着剤や半田等にて固定されていたが、これに限られない。螺旋部FPC1の一部が湾曲管213Aの内面に固定されていれば、その他の位置で固定しても構わない。
また、螺旋部FPC1と湾曲管213Aとの固定は、接着剤や半田等に限られず、螺旋部FPC1及び湾曲管213Aに互いに係合する係合構造を設け、当該係合構造を利用して互いに固定する構造を採用しても構わない。
上述した実施の形態において、内視鏡システム1は、医療分野に限られず、工業分野において用いられ、機械構造物等の被検体の内部を観察する内視鏡システムとしても構わない。
2 超音波内視鏡
3 超音波観測装置
4 内視鏡観察装置
5 表示装置
6 光源装置
21 挿入部
22 操作部
23 ユニバーサルケーブル
24 コネクタ
31 超音波ケーブル
41 ビデオケーブル
211 超音波探触子
212 硬性部材
213 湾曲部
213A 湾曲管
214 可撓管
221 湾曲ノブ
222 操作部材
223 処置具挿入口
241〜243 第1〜第3コネクタ部
2111 振動子部
2121 取付用孔
2122 処置具チャンネル
2123 撮像用孔
2124 照明用孔
2131 基端ベース
2132 リング状部材
2132A 基体
2132B,2132C 第1,第2張出部
2132D ワイヤ挿通部
2132E,2132F 第1,第2ピン挿通孔
2132G スリット孔
2133 先端ベース
2134 シールド部材
2135 被覆部材
AX1 中心軸
AX2 直線
AW アングルワイヤ
CB 信号ケーブル
CH 処置具チューブ
D1 外径寸法
D2 内形寸法
D3 幅寸法
D4 長さ寸法
Pi ピッチ
PiS 螺旋ピッチ
FPC フレキシブル基板
FPC1 螺旋部
FPC2 部位
IG イメージガイド
LG ライトガイド
PN ピン
TB チューブ
Claims (5)
- 被検体内への挿入方向の先端側に設けられ、超音波を送受信する振動子部と、
前記振動子部より基端側に設けられ、前記挿入方向に沿って相互に連結されて少なくとも2方向に湾曲可能な複数のリング状部材を有する湾曲管と、
前記湾曲管の基端側に連設される可撓管と、
前記可撓管の内部に挿通される信号ケーブルと、
前記湾曲管の内部に挿通され、前記振動子部及び前記信号ケーブルを電気的に接続するフレキシブル基板とを備え、
前記フレキシブル基板は、
前記湾曲管の内面に倣う螺旋状に形成され、一部が前記湾曲管の内面に固定される螺旋部を有する
ことを特徴とする超音波内視鏡。 - 前記螺旋部における螺旋ピッチ毎に離れた各部位は、
前記リング状部材のピッチをPiとした場合に、前記複数のリング状部材のうちPi×2n(nは整数)の周期で配列される各リング状部材の内面にそれぞれ当接する
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波内視鏡。 - 前記螺旋部における螺旋ピッチ毎に離れた各部位の少なくともいずれかは、
前記複数のリング状部材のうちPi×2n(nは整数)の周期で配列される各リング状部材の少なくともいずれかの内面に固定される
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波内視鏡。 - 前記螺旋部の幅寸法は、
前記リング状部材における前記挿入方向の長さ寸法以下に設定されている
ことを特徴とする請求項2または3に記載の超音波内視鏡。 - 前記複数のリング状部材を前記少なくとも2方向に湾曲させるワイヤを備え、
前記複数のリング状部材は、
前記ワイヤが挿通されるワイヤ挿通部をそれぞれ有し、
前記螺旋部は、
複数の前記ワイヤ挿通部の少なくともいずれかに固定される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の超音波内視鏡。
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