JP6608531B2 - 超音波内視鏡 - Google Patents
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Description
ところで、超音波は、空気中の伝搬率が非常に低いものである。このため、超音波内視鏡による超音波診断においては、超音波の伝搬率の低下を抑制するために、以下に示す脱気水充満法やバルーン法が採用されている。
脱気水充満法では、気体除去処理が行われた脱気水を挿入部の先端から被検体内(例えば、胃等)に供給する。そして、超音波振動子と被検体内の体壁との間に脱気水が介在した状態で超音波診断が行われる。
バルーン法では、膨縮自在とするバルーンを、超音波振動子を覆う状態で挿入部の先端に配置する。そして、当該バルーン内に脱気水を充填して当該バルーンを膨張させた状態で超音波診断が行われる。
また、バルーン法では、別途、バルーンを必要とする、という問題がある。また、バルーンが脱気水にて膨張した状態となるため、FNA(Fine Needle Aspiration)手技の際には病変の位置によっては当該バルーンが邪魔になり、当該バルーンを使用することができない場合がある、という問題がある。
一方、脱気水充満法及びバルーン法を用いない方法として、超音波振動子を体壁に押し付けることにより、超音波振動子と体壁との接触部分の超音波画像を得る方法も考えられる。しかしながら、この方法では、体壁に対する超音波振動子の押付けが弱いと接触面積が小さくなるため、狭範囲の超音波画像しか得ることができない、という問題がある。また、当該押付けが強いと比較的広範囲の超音波画像を得ることができるが、断層方向に押し潰されるため、適正な超音波画像を得ることができない、という問題がある。
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には、超音波内視鏡2の後述する内視鏡用コネクタ24(図1)が着脱自在に接続される。この内視鏡観察装置4は、図1に示すように、ビデオプロセッサ41と、光源装置42とを備える。
ビデオプロセッサ41は、内視鏡用コネクタ24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、ビデオプロセッサ41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。
光源装置42は、内視鏡用コネクタ24を介して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。
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。
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、内視鏡用コネクタ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の基端側に連設される硬性部材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、操作部22、ユニバーサルケーブル23、及び内視鏡用コネクタ24の内部には、光源装置42から供給された照明光を伝送するライトガイド(図示略)、及び上述したパルス信号、エコー信号、画像信号を伝送する複数の信号ケーブル(図示略)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及び硬性部材212)については後述する。
ここで、挿入部21及び操作部22には、先端側第1〜第5管路61〜65(図4参照)が設けられている。また、操作部22には、先端側第1〜第5管路61〜65に連通する第1,第2シリンダ223,224(図4参照)が設けられている。さらに、第1,第2シリンダ223,224には、複数の操作部材222の一部を構成し、医師等からの操作に応じて先端側第1〜第5管路61〜65と後述する基端側第1〜第3管路66〜68(図4参照)との接続状態を切り替える第1,第2管路切替弁2231,2241(図5〜図8参照)がそれぞれ取り付けられている。
なお、先端側第1〜第5管路61〜65及び基端側第1〜第3管路66〜68は、本発明に係る複数の管路6に相当する。そして、複数の管路6の詳細な構成については後述する。また、第1,第2管路切替弁2231,2241への操作に応じた複数の管路6の接続状態についても後述する。
内視鏡用コネクタ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、内視鏡用コネクタ24は、超音波ケーブル31が接続される超音波コネクタ241(図1)と、内視鏡観察装置4に挿し込まれ、ビデオプロセッサ41及び光源装置42に接続するプラグ部242(図4参照)とを備える。
ここで、操作部22、ユニバーサルケーブル23、及び内視鏡用コネクタ24には、操作部22に設けられた第1,第2シリンダ223,224に連通する基端側第1〜第3管路66〜68(図4参照)が設けられている。
複数の電気接点は、内視鏡用コネクタ24が内視鏡観察装置4に挿し込まれた際に、ビデオプロセッサ41に電気的に接続する部分である。
ライトガイド口金243は、上述したライトガイド(図示略)の入射端側が挿通され、内視鏡用コネクタ24が内視鏡観察装置4に挿し込まれた際に、当該ライトガイドと光源装置42とを光学的に接続する部分である。
送気用口金244は、内視鏡用コネクタ24が内視鏡観察装置4に挿し込まれた際に、光源装置42の内部に設けられた光源ポンプP1(図4参照)に接続する部分である。
さらに、内視鏡用コネクタ24には、外部の送水タンクTa(図4参照)がそれぞれ接続される第1,第2送水用口金245,246(図4参照)と、外部の吸引ポンプP2(図4参照)が接続される吸引用口金247(図4参照)とが設けられている。
図2及び図3は、挿入部21の先端側を拡大した図である。具体的に、図2は、挿入部21の先端側を上方側(挿入部21の挿入方向IDと振動子部2111の走査面SSとに直交する方向)から見た図である。図3は、挿入部21の先端側を側方(挿入方向IDに直交し、かつ、走査面SSに沿う方向)から見た図である。
なお、図2では、説明の便宜上、走査面SSに斜線を付している。
以下、図2及び図3を参照しつつ超音波探触子211及び硬性部材212の構成について順に説明する。
超音波探触子211は、図2または図3に示すように、複数の超音波振動子が規則的に配列された振動子部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、上述した信号ケーブル(図示略)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、上述した信号ケーブル(図示略)を介して超音波観測装置3に出力する。
本実施の形態では、振動子部2111は、コンベックス型で構成され、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設され、断面視円弧状の走査面SSを有する。すなわち、振動子部2111は、走査面SSの法線方向に延びる扇状に超音波を走査することが可能である。
硬性部材212は、樹脂材料から構成された硬質部材である。この硬性部材212は、図2または図3に示すように、大径部215と、小径部216とを備える。
大径部215は、湾曲部213が接続される部分であり、挿入部21の挿入方向IDに沿って延在する略円柱形状を有する。また、大径部215において、上方側には、先端側に向かうにしたがって次第に当該大径部215を縮径させるテーパ面2151が形成されている。
そして、大径部215には、図2に示すように、当該大径部215の基端からテーパ面2151までそれぞれ貫通した照明用孔2152、撮像用孔2153、処置具チャンネル2154、及び送気送水用孔2155が形成されている。
撮像用孔2153の内部には、光源装置42から照射され、被検体内で反射された光(被写体像)を集光する対物光学系(図示略)、及び当該対物光学系にて集光された被写体像を撮像する撮像素子(図示略)が配設されている。そして、当該撮像素子にて撮像された画像信号は、上述した信号ケーブル(図示略)を介して内視鏡観察装置4(ビデオプロセッサ41)に伝送される。
処置具チャンネル2154は、先端側第1管路61の一部を構成する。
送気送水用孔2155は、先端側第2,第3管路62,63の一部を構成する。
この小径部216の基端側の外周には、膨縮自在とし、内部に水が充填されるバルーン(図示略)を取り付けるためのバルーン取付溝2161が形成されている。
当該バルーンを取り付ける際には、当該バルーンの口部分(脱気水を当該バルーンの内部に流入させるための口部分)から超音波探触子211を当該バルーンの内部に挿入する。そして、当該バルーンの口部分をバルーン取付溝2161に引っ掛ける。この状態では、超音波探触子211全体は、当該バルーンにて覆われる。
この送水用孔217は、大径部215の基端から挿入部21の挿入方向IDに沿って小径部216まで延在する第1送水用孔2171と、第1送水用孔2171に連通するとともに、当該第1送水用孔2171に対して屈曲して延在し、小径部216における上方側の外周面に貫通する第2送水用孔2172とで構成されている。
以下、第2送水用孔2172において、小径部216の上方側の外周面に貫通した貫通口を走査面供給口2173と記載する。
以上説明した送水用孔217は、先端側第4管路64の一部を構成する。
より具体的に、吸引用孔218は、図2または図3に示すように、吸引口2181がバルーン取付溝2161よりも先端側に位置するように形成されている。
以上説明した吸引用孔218は、先端側第5管路65の一部を構成する。
図4は、超音波内視鏡2に設けられた複数の管路6の構成を説明する図である。
以下、図4を参照しつつ複数の管路6の構成について説明する。
複数の管路6は、上述したように、先端側第1〜第5管路61〜65と、基端側第1〜第3管路66〜68とで構成されている。
先端側第1管路61は、挿入部21の先端(処置具チャンネル2154)から処置具(例えば、穿刺針等)を外部に突出させるための管路であるとともに、挿入部21の先端から被検体内の液体を吸引するための管路である。この先端側第1管路61は、図4に示すように、処置具チャンネル2154と、処置具チューブ611と、吸引チューブ612とを備える。
処置具チューブ611は、湾曲部213及び可撓管214の内部に引き回され、一端が処置具チャンネル2154に連通する。また、処置具チューブ611は、操作部22に設けられた処置具挿入口225(図1,図4)に連通する。すなわち、処置具(例えば、穿刺針等)は、処置具挿入口225を介して、処置具チューブ611に挿入されると、処置具チャンネル2154から外部に突出することとなる。
吸引チューブ612は、操作部22の内部に引き回され、一端が処置具チューブ611の他端に連通し、他端が第2シリンダ224に連通する。
ノズル送気チューブ621は、湾曲部213、可撓管214、及び操作部22の内部に引き回されている。そして、ノズル送気チューブ621は、一端が送気送水用孔2155に連通し、他端が第1シリンダ223に連通する。
先端側第3管路63は、挿入部21の先端(送気送水用孔2155)から撮像用孔2153に向けて送水し、対物光学系(図示略)を洗浄するための管路である。この先端側第3管路63は、図4に示すように、送気送水用孔2155と、ノズル送水チューブ631とを備える。
ノズル送水チューブ631は、湾曲部213、可撓管214、及び操作部22の内部に引き回されている。そして、ノズル送水チューブ631は、一端が送気送水用孔2155に連通し、他端が第1シリンダ223に連通する。
バルーン送水チューブ641は、湾曲部213、可撓管214、及び操作部22の内部に引き回されている。そして、バルーン送水チューブ641は、一端が送水用孔217に連通し、他端が第1シリンダ223に連通する。
先端側第5管路65は、バルーン(図示略)を用いた場合に当該バルーン内の水を吸引するための管路である。この先端側第5管路65は、図4に示すように、吸引用孔218と、バルーン吸引チューブ651とを備える。
バルーン吸引チューブ651は、湾曲部213、可撓管214、及び操作部22の内部に引き回されている。そして、バルーン吸引チューブ651は、一端が吸引用孔218に連通し、他端が第2シリンダ224に連通する。
基端側第2管路67は、操作部22、ユニバーサルケーブル23、及び内視鏡用コネクタ24の内部に引き回されている。そして、基端側第2管路67は、一端が第2送水用口金246に連通し、他端が第1シリンダ223に連通する。すなわち、基端側第2管路67は、送水タンクTaから吐出された水を第1シリンダ223に流通させる。
基端側第3管路68は、操作部22、ユニバーサルケーブル23、及び内視鏡用コネクタ24の内部に引き回されている。そして、基端側第3管路68は、一端が吸引用口金247に連通し、他端が第2シリンダ224に連通する。
図5ないし図8は、第1,第2管路切替弁2231,2241への操作に応じた複数の管路6の接続状態を説明する図である。
第1,第2シリンダ223,224、及び第1,第2管路切替弁2231,2241の構造としては、公知の構造(例えば、特開2007−111266号参照)を採用することができる。このため、以下では、第1,第2シリンダ223,224、及び第1,第2管路切替弁2231,2241の詳細な構造についての説明を省略し、図5ないし図8を参照しつつ、第1,第2管路切替弁2231,2241への操作に応じた複数の管路6の接続状態について説明する。
第1管路切替弁2231に対して無操作の場合には、光源ポンプP1から吐出された空気は、基端側第1管路66を介して、第1シリンダ223内に流通するとともに、第1管路切替弁2231に形成されたリーク穴2231Aを介して外部に排出される。
また、第2管路切替弁2241に対して無操作の場合には、吸引ポンプP2の駆動に伴い、超音波内視鏡2の外部の空気は、第2管路切替弁2241におけるリーク隙間2241Aを介して、第2シリンダ224内に流入し、基端側第3管路68を介して、吸引ポンプP2に吸引される。
すなわち、当該無操作の場合には、先端側第1〜第5管路61〜65と基端側第1〜第3管路66〜68とが接続されることがなく、挿入部21の先端から送気、送水、及び吸引のいずれも実行されない。
リーク穴2231Aを指で塞いだ場合には、第1管路切替弁2231を介して、先端側第2管路62と基端側第1管路66とが接続(連通)される。そして、光源ポンプP1からの空気は、基端側第1管路66、第1シリンダ223、第1管路切替弁2231、及び先端側第2管路62を介して、送気送水用孔2155から撮像用孔2153(対物光学系(図示略))に向けて吐出される。
第1管路切替弁2231を一段、押込み操作した場合には、基端側第1管路66の他端が第1管路切替弁2231にて閉塞されるとともに、第1管路切替弁2231を介して、先端側第3管路63と基端側第2管路67とが接続(連通)される。そして、光源ポンプP1から吐出された空気は、基端側第1管路66を介して、送水タンクTa内に流入し、当該送水タンクTa内を加圧し、当該送水タンクTaから水を流出させる。当該送水タンクTaからの水は、基端側第2管路67、第1シリンダ223、第1管路切替弁2231、及び先端側第3管路63を介して、送気送水用孔2155から撮像用孔2153(対物光学系(図示略))に向けて吐出される。
また、第2管路切替弁2241を一段、押込み操作した場合には、第2管路切替弁2241を介して、先端側第1管路61と基端側第3管路68とが接続(連通)される。そして、被検体内の液体は、処置具チャンネル2154から先端側第1管路61に流入し、第2シリンダ224、第2管路切替弁2241、及び基端側第3管路68を介して、吸引ポンプP2に吸引される。なお、このように処置具チャンネル2154から被検体内の液体を吸引する場合には、処置具挿入口225を閉塞して吸引圧が先端側(処置具チャンネル2154側)に掛かるようにするために、当該処置具挿入口225に鉗子栓(図示略)が取り付けられる。
第1管路切替弁2231を二段、押込み操作した場合には、基端側第1管路66の他端が第1管路切替弁2231にて閉塞された状態が維持されるとともに、第1管路切替弁2231を介して、先端側第4管路64と基端側第2管路67とが接続(連通)される。そして、光源ポンプP1から吐出された空気は、上述した第1管路切替弁2231を一段、押込み操作した場合と同様に、基端側第1管路66を介して、送水タンクTa内に流入し、当該送水タンクTa内を加圧し、当該送水タンクTaから水を流出させる。当該送水タンクTaからの水は、基端側第2管路67、第1シリンダ223、第1管路切替弁2231、及び先端側第4管路64を介して、走査面供給口2173から走査面SSに向けて供給される。
すなわち、先端側第4管路64(送水用孔217)は、本発明に係る供給管路としての機能を有する。また、第1管路切替弁2231は、本発明に係る管路切替弁としての機能を有する。
なお、バルーン(図示略)が取り付けられている場合には、走査面供給口2173から供給された水は、当該バルーン内に充填される。
また、第2管路切替弁2241を二段、押込み操作した場合には、第2管路切替弁2241を介して、先端側第5管路65と基端側第3管路68とが接続(連通)される。そして、被検体内の液体(例えば、バルーン内の水)は、吸引口2181から先端側第5管路65に流入し、第2シリンダ224、第2管路切替弁2241、及び基端側第3管路68を介して、吸引ポンプP2に吸引される。
すなわち、先端側第5管路65(吸引用孔218)は、本発明に係る吸引管路としての機能を有する。
図9は、本発明の実施の形態の効果を説明する図である。
本実施の形態に係る超音波内視鏡2では、硬性部材212には、走査面SSに向けて水を供給する走査面供給口2173を有する送水用孔217が設けられている。そして、送水用孔217は、挿入部21の先端を上方側から見た場合に、供給中心軸Ax1の一部が走査面SS内に位置するように形成されている。また、送水用孔217は、挿入部21の先端を側方から見た場合に、走査中心軸Ax2に対して供給中心軸Ax1が鋭角で交差するように形成されている。
以上のように送水用孔217を形成することにより、走査面供給口2173から走査面SSに水を供給すると、図9に示すように、体壁SBと走査面SSとの隙間による毛細管現象、及び当該水の表面張力によって、体壁SBと走査面SSとの間に液体層Waが形成されることとなる。このため、当該液体層Waにより超音波の伝搬率を低下させることがなく、超音波診断やFNA手技に必要な範囲の超音波画像を得ることができる。
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、脱気水充満法及びバルーン法を用いずに適正な超音波画像を得ることができる、という効果を奏する。
また、バルーン取付溝2161よりも先端側には、超音波伝達媒体を供給する供給口として、走査面供給口2173のみが設けられている。すなわち、送水用孔217は、走査面SSに向けて水を供給するための管路であるとともに、バルーン(図示略)を用いた場合には当該バルーン内に水を充填するための管路となる。このように当該2つの管路を共用しているため、当該2つの管路を別々に設けた場合と比較して、挿入部21(硬性部材212)の細径化を図ることができる。
さらに、第1管路切替弁2231を二段、押込み操作した場合に、走査面供給口2173を介して走査面SSに向けて水が供給される。このため、簡単な操作により、体壁SBと走査面SSとの間に液体層Waを形成することができ、利便性の向上を図ることができる。
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、走査面SSに向けて供給する超音波伝達媒体として、水を採用したが、これに限らず、流動パラフィン、あるいは、カルボキシメチルセルロース水溶液等の他の流体を用いても構わない。
また、上述した実施の形態では、送水用孔217は、挿入部21の先端を側方から見た場合に、走査中心軸Ax2に対して供給中心軸Ax1が鋭角で交差するように形成されていたが、これに限らない。挿入部21の先端を上方側から見た場合に、供給中心軸Ax1の一部が走査面SS内に位置していれば、供給中心軸Ax1が走査中心軸Ax2に平行となるように送水用孔217を形成してもよく、あるいは、供給中心軸Ax1が走査中心軸Ax2と交差しないように送水用孔217を形成しても構わない。
上述した実施の形態において、内視鏡システム1は、医療分野に限らず、工業分野において、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 複数の管路
21 挿入部
22 操作部
23 ユニバーサルケーブル
24 内視鏡用コネクタ
31 超音波ケーブル
41 ビデオプロセッサ
42 光源装置
61〜65 先端側第1〜第5管路
66〜68 基端側第1〜第3管路
211 超音波探触子
212 硬性部材
213 湾曲部
214 可撓管
215 大径部
216 小径部
217 送水用孔(供給管路)
218 吸引用孔(吸引管路)
221 湾曲ノブ
222 操作部材
223,224 第1,第2シリンダ
225 処置具挿入口
241 超音波コネクタ
242 プラグ部
243 ライトガイド口金
244 送気用口金
245,246 第1,第2送水用口金
247 吸引用口金
611 処置具チューブ
612 吸引チューブ
621 ノズル送気チューブ
631 ノズル送水チューブ
641 バルーン送水チューブ
651 バルーン吸引チューブ
2111 振動子部
2151 テーパ面
2152 照明用孔
2153 撮像用孔
2154 処置具チャンネル
2155 送気送水用孔
2161 バルーン取付溝
2171,2172 第1,第2送水用孔
2173 走査面供給口
2181 吸引口
2231 第1管路切替弁(管路切替弁)
2231A リーク穴
2241 第2管路切替弁
2241A リーク隙間
Ax1 供給中心軸
Ax2 走査中心軸
ID 挿入方向
P1 光源ポンプ
P2 吸引ポンプ
SB 体壁
SS 走査面
Ta 送水タンク
Ve 頂点
Wa 液体層
Claims (6)
- 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、
前記振動子部の基端側に連設される硬性部材とを備え、
前記硬性部材には、
前記振動子部における超音波の走査面に向けて超音波伝達媒体を供給する走査面供給口を有する供給管路が設けられ、
前記供給管路は、
前記挿入方向及び前記走査面に直交する方向から見た場合に、前記走査面供給口を通り当該供給管路の中心軸を延長した供給中心軸の一部が前記走査面内に位置するように形成されている
ことを特徴とする超音波内視鏡。 - 前記振動子部は、
凸状の前記走査面を有するコンベックス型で構成され、
前記供給管路は、
前記挿入方向に直交し、かつ、前記走査面に沿う方向から見た場合に、前記走査面の頂点を通り当該走査面の法線方向に延びる走査中心軸に対して、前記供給中心軸が平行、または、鋭角で交差するように形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波内視鏡。 - 前記硬性部材には、
超音波伝達媒体が充填されるバルーンを取り付けるためのバルーン取付溝が形成され、
前記走査面供給口は、
前記バルーン取付溝よりも先端側に設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波内視鏡。 - 前記硬性部材における前記バルーン取付溝よりも先端側には、
超音波伝達媒体を供給する供給口として前記走査面供給口のみが設けられている
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波内視鏡。 - 前記硬性部材には、
超音波伝達媒体を吸引する吸引口を有する吸引管路が設けられ、
前記吸引口は、
前記バルーン取付溝よりも先端側に設けられている
ことを特徴とする請求項3または4に記載の超音波内視鏡。 - 前記供給管路を含む複数の管路の接続状態を押込み操作に応じて切り替える管路切替弁を備え、
前記超音波伝達媒体は、
前記管路切替弁への押込み操作に応じて、前記供給管路を流通し、前記走査面供給口を介して前記走査面に向けて供給される
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の超音波内視鏡。
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