JPH05154152A - 超音波プローブ - Google Patents

超音波プローブ

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JPH05154152A
JPH05154152A JP4122729A JP12272992A JPH05154152A JP H05154152 A JPH05154152 A JP H05154152A JP 4122729 A JP4122729 A JP 4122729A JP 12272992 A JP12272992 A JP 12272992A JP H05154152 A JPH05154152 A JP H05154152A
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array
volume
cable
probe
flexible cable
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JP4122729A
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Martin K Mason
マーチン・ケー・メイソン
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Hewlett Packard Co
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    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
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Abstract

(57)【要約】 【目的】食道等をスムーズに通る小型で高性能な超音波
プローブ。 【構成】本発明は、様々な走査面上の２次元断面図を得
るための回動可能な超音波トランスジューサ・アレイを
備え、遠隔の超音波撮像システム・エレクトロニクスと
アレイを電気的に接続するフレキシブル・ケーブル・ア
センブリを有する。フレキシブルケーブル・アセンブリ
はプローブの第１の容積内でアレイと連結し、第２の容
積に収納され巻き取り機構を超音波プローブ内部に設け
ることによって、該アレイが回転すると第１の容積内の
フレキシブル・ケーブルが変化する量に相当する量で第
２の容積内のフレキシブルケーブルを変化させるので、
ケーブルの巻きのスペース分を必要とせず小型化が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】経食道エコー心臓運動描写法（ｔ
ｒａｎｓｅｓｏｐｈａｇｅａｌ ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏ
ｇｒａｐｈｙ）は心臓撮像の分野では確立された技術で
あり、食道内部から心臓を走査するために患者の食道に
超音波プローブを挿入する技術が利用されている。超音
波プローブは内視鏡を修正して超音波トランスジューサ
・アレイを内視鏡の末端部に固定することによって形成
される。典型的には、プローブは種々の走査面に沿った
心臓の断面イメージを得るために前記アレイを遠隔励振
するための電子機器を備えた超音波撮像システムにおい
て用いられる。例えば、シュルター他の「フェーズド・
アレイ・トランスジューサ・システムによる経食道断面
エコー心臓運動描写法」では、左心室形態学において改
良されたアセスメントを得るための、回動可能なトラン
スジューサ・アレイを有する超音波プローブが示されて
いる。回動可能なアレイを有する他の超音波プローブは
米国特許第４，５４３，９６０号に記載されている。
【０００２】上述の米国特許では、超音波走査ヘッドは
滑車によって駆動される回動可能なベース上に取り付け
られたアレイを有する。アレイを回動させるため、滑車
に取り付けられた制御ケーブルが引っ張られ、滑車はア
レイが実装されているベースを回動せしめる。トランス
ジューサ素子はフレキシブル・ケーブルに電気的に接続
され、これにより、信号を標準走査コンバータに供給す
る。回動を支持するため、フレキシブル・ケーブルはベ
ースの周囲に輪で囲み、アレイの真下の容積に螺旋状の
ケーブル・アセンブリを形成する。
【０００３】しかし、前記容積には過剰のフレキシブル
・ケーブルを螺旋状に収納するためのやや大きい直径が
必要である。ケーブルは直径が大きいベースの周囲に巻
付けられるので、その最小直径は大きくなる。ケーブル
の太さと回動を支持するために必要な巻き数との積も、
容積の直径を大きくする原因となる。更に別の要因とし
ては、ある回転構造のため、螺旋がゆるむことを可能と
するために必要な螺旋状ケーブルの隣接する巻きの間に
スペースがある。このように、アレイを収納する容積の
直径が大きいことが必要であるので、プローブは実質的
に横に広がる断面領域を有しており、これは患者の食道
にデバイスを誘導する上て問題となることがある。代わ
りに、アレイの寸法を縮小しなければならず、これはイ
メージの解像度に悪影響を与える。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は解像度を低下させること
なく、小型で患者の食道の中をスムーズに誘導する超音
波プローブを提供することにある。
【０００５】
【発明の概要】本発明は内視鏡超音波プローブに使用さ
れる独特なケーブル巻取り機構によって前述の従来の問
題点を解決する。従来とは対照的に、このケーブル巻取
り技術はアレイを収納するハウジング容積の直径が最小
限になるように構成される。このようにして、所定のア
レイのために、プローブの末端部の断面積は小さく、患
者の食道内に誘導し易くなる。
【０００６】本発明に係るプローブは、第１の容積と第
２の容積を有するプローブ・ハウジングを備えている。
第１容積には回動可能な超音波トランスジューサ・アセ
ンブリが配置され、フレキシブル・ケーブルのための巻
取り機構が第２容積内に配置される。ケーブルは第１容
積内のトランスジューサ・アセンブリに接続され、第２
容積内に配置される。アレイが回動すると、巻取り機構
は第１容積内のフレキシブル・ケーブルの量の変化に対
応して、第２容積内に配置されたフレキシブル・ケーブ
ルの量を変化せしめる。巻取り機構によって、アレイは
自由に回動することができ、同時に過剰のフレキシブル
・ケーブルは確実に第２容積内に収納される。このよう
に所定のサイズのアレイにおいて、プローブの第１の容
積は従来の形式のものよりも直径が小さく、その結果プ
ローブ自体も小さくなる。本発明の好適な実施例では、
本発明はその末端に内部容積と、この内部容積に隣接す
る後部容積を有するプローブ・ハウジングを備えてい
る。超音波トランスジューサ・アレイは内部容積内の回
動可能構造に支持される。このアレイは平面に配置され
た複数個のトランスジューサ素子から構成され、アレイ
の素子と垂直である走査面を有している。
【０００７】本発明に係るケーブル巻取り機構はアレイ
を遠隔超音波撮像システム・エレクトロニクスに電気的
に接続するフレキシブル・アセンブリを備えている。好
ましくは、フレキシブル・ケーブル・アセンブリは、各
々に複数の信号線がプリントされた複数の一体に結合す
るフレキシブル・ケーブルから成る。フレキシブル・ケ
ーブル・アセンブリの一端はアレイに取り付けられ、他
端は遠隔エレクトロニクスに連結された複数の導体に接
続される。フレキシブル・ケーブル・アセンブリの第１
部分はアレイから延び、支持構造内に含まれる消音材料
（ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ ｄａｍｐｉｎｇ ｍａｔｅｒ
ｉａｌ）内に固定される。フレキシブル・ケーブル・ア
センブリの第一部分は支持構造から外部に延び、内部容
積内で支持構造を包囲するループ部を形成する。ループ
部は内部容積の近傍の後部容積内に延びている。後部容
積内で、フレキシブル・ケーブル・アセンブリは螺旋部
を形成する。螺旋部はアレイの回動を支持するのに充分
な過剰ケーブルの巻き数を有する。螺旋部の最も内側の
部分はクランプ内で固定され、遠隔エレクトロニクスに
連結されていることが好ましい。
【０００８】本実施例のケーブル巻取り機構は内部容積
の直径が最小限になるように構成されている。より詳細
に述べると、巻取り機構は後部容積内のフレキシブル・
ケーブルの螺旋部が内部容積内のループ部分の変化に対
応するように構成される。アレイが回動すると、ループ
部分を形成するケーブルの量は変化し、これに対応して
螺旋部を形成するケーブルの量、及び螺旋部の外径が変
化する。このように、フレキシブル・ケーブル・アセン
ブリのループ部の太さ、及び回動を補助するために必要
な巻きの間のスペースが内部容積の直径に及ぼす影響は
最小限になる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に係る超音波プローブの断面図
である。好ましくは、プローブ１０は回動可能な超音波
トランスジューサ・アレイ１２が末端に位置するように
内視鏡を改良することによって形成される。このように
して、プローブ１０は対象の二次元断面イメージを生成
する超音波撮像システムの遠隔エレクトロニクスにイメ
ージ・データを提供する。プローブ１０は患者の食道に
挿入する形状のプローブ・ハウジング１１を有する。回
動可能な超音波トランスジューサ・アレイ１２は平面に
配列された複数の伸長する圧電トランスジューサ素子か
ら成る。このアレイはプローブの末端に配置された内部
容積１４内の支持構造１７上に位置している。トランス
ジューサ素子は最大の感度が得られるように、アレイ１
２の表面が円形の形状となる異なる機械的長さを有す
る。
【００１０】回動可能なアレイ１２を覆う複合レンズ・
アセンブリ１６はアレイ素子と平行な面に沿ってアレイ
によって生成されるエネルギを集束する機能を果たす。
加えて、アレイから生成されるこのエネルギはアレイ素
子の表面と垂直な平面で電子的に集束される。固定カバ
ー・アセンブリ１８はアレイの上部の内部ハウジング１
１を覆うように取り付けられる。このカバーによって望
ましくない物質がレンズに接触することが防止される。
レンズ・アセンブリ１６とカバー１８の間に配置された
グリース層２０は動力伝達媒体（ｔｒａｎａｍｉｓｓｉ
ｏｎｍｅｄｉｎｍ）として働く。
【００１１】アレイは遠隔超音波撮像エレクトロニクス
と通信するためにフレキシブル・ケーブル・アセンブリ
３０と電気的に接続される。更に詳細には、フレキシブ
ル・ケーブル・アセンブリは、アレイから内部容積１４
と後部容積３４を介して、遠隔超音波エレクトロニクス
と結合された後部容積の近傍の複数の個別導体３９へ延
びている。本発明の一実施例では、フレキシブル・ケー
ブル・アセンブリは各々に複数の信号線がプリントされ
た複数の個別のフレキシブル延長ケーブル３０Ａ〜３０
Ｄから成る単一のフレキシブル・ケーブルである。図２
では、これらの個別のフレキシブル・ケーブルは支持構
造内で一組に結合され、２本の単一フレキシブル・ケー
ブルを形成する。従って、フレキシブル・ケーブル３０
Ａ及び３０Ｂはフレキシブルケーブル３０Ｃ及び３０Ｄ
と同様に一体に結合される。図１に戻ると、各一組のフ
レキシブル・ケーブルの共通端部は単一のフレキシブル
・ケーブルを形成する３２でアレイの下側に取りつけら
れる。図２に示すように、各組のフレキシブル・ケーブ
ルは対向するように伸長しているが、フレキシブル・ケ
ーブル３０Ａ及び３０Ｄは再度循環して、支持構造１７
内でフレキシブル・ケーブル３０Ｂ及び３０Ｃと平行に
なる。消音材料１５が支持構造１７内の容積を満たして
おり、個々のフレキシブル・ケーブルの支持構造内の部
分を包囲する。消音材料１５はアレイの後から音響信号
を吸収する。
【００１２】アレイ１６は様々な走査面に沿って断面イ
メージを得るために、アレイの中心を通って延びる軸及
び軸２１を中心に回動可能である。アレイは軸上で複数
個の玉軸受２２及び軸受２３と機械的に連結された回動
可能な支持構造と結合される。より詳細には、速度計ケ
ーブルと類似した回転ケーブル２４がウォーム歯車２６
と機械的に連結される。ケーブル２４の回転によって、
ウォームギヤー２６が共通軸を中心に回動する。ウォー
ムギヤーの回動によって第１のギヤーがアレイ用の回転
軸と平行である軸を中心に回動するように、ウォームギ
ヤーは第１ギヤー２８Ａに機械的に連結する。第１ギヤ
ー２８Ａは互いに機械的に連結された複数個のギヤー２
８の一つで、平行な回転軸を有している。このように、
ウォームギヤーの回動が第１ギヤー２８Ａを駆動し、第
１ギヤーの回動が第２ギヤー２８Ｂを駆動し、第２ギヤ
ーの回動が第３ギヤー２８Ｃを駆動する。第３ギヤーは
支持構造１７と結合するリング歯車２９と機械的に連結
されている。このように、第３ギヤーの回転によってリ
ング歯車は回り、アレイを回動せしめる。
【００１３】巻取り機構は図２に示した本発明に係るフ
レキシブル・ケーブル・アセンブリ３０を含む。前述し
たように、フレキシブル・ケーブル・アセンブリは消音
材料１５内に埋設された第１部分を有する。フレキジブ
ル・ケーブル・アセンブリは支持構造の開口部を通して
４１で消音材料から突出し、ループ４２の形状で内部容
積内の支持構造の周りに延びている。ループ部４２は４
４で真っ直ぐになり、後部容積３４内に延びている。フ
レキシブル・ケーブル・アセンブリは後部容積３４内で
固定取り付け手段３６の周囲に巻付けられた螺旋部４６
へ形成される。取り付け手段には機能上同様である任意
の部材を使用できるが、クランプであることが好まし
い。螺旋部分はアレイの回動を支持するのに充分な巻き
数の過剰ケーブルを有している。螺旋部分の最も内側の
部分４８はクランプ内に固定される。更に、最も内側の
部分４８は遠隔撮像エレクトロニクスと電気的に接続さ
れた個別導体３９（図１参照）に結合される。
【００１４】アレイが回転すると、回動補助構造によっ
て消音材料はフレキシブル・ケーブル・アセンブリの埋
設部分と共に回動せしめられる。この回動によって、ル
ープ部４２が回り、それによって消音材料１５を囲むル
ープ部４２を形成するケーブルの量が変化する。このよ
うな変化によって、螺旋部を形成するケーブルの量及び
螺旋部の直径が対応して変化する。例えば、図２に示さ
れているように、アレイが時計回り方向に回動すると、
ループ部を形成するケーブルの量が増加する。従って、
ループ部を形成するケーブルの量の増加によって螺旋部
を形成するケーブル量及び螺旋部の直径は減少する。ア
レイの反時計方向回りの回動の例が図３に示されてい
る。この場合は、アレイの回動によってループ部を形成
するケーブル量が大幅に減少している。従って、螺旋部
を形成するケーブル量及び螺旋部の外径は大幅に増加し
ている。
【００１５】フレキシブル・ケーブルから成る本発明の
巻取り機構は内部容積１４の必要な直径が最小限になる
ように構成されている。従って、プローブの横断面積は
より小さく、呑みこみやすい。更に、本発明は後部容積
３４内に配置された螺旋部４６を駆動するループ部４２
を内部容積１４内に有している。アレイ回動によってル
ープ部は内部ハウジング内で、最大で、完全に一回転す
ることができ、この一回転は支持構造をややきつく締め
つける。従って、内部容積内のフレキシブル・ケーブル
のループ部の太さは最小限になる。螺旋部はループ部に
対応して回動し、アレイの回動を補助するのに充分なケ
ーブル量を有している。螺旋部４６は後部容積３４内に
配置され、横断面の直径は実際にループ部よりも小さ
い。図３を参照すると、この比較的小さい直径はここに
説明する２つの理由に基づいて達成される。螺旋部は螺
旋の内径がループの直径よりも小さいようにクランプ３
６の周りに巻付けられている。従って、螺旋部はループ
部から複数巻きのケーブルを「巻取り（ｔａｋｅ−ｕ
ｐ）」、それでもなおループ部よりも小さい外径（すな
わち横断面の外径）を維持している。更に、後部容積３
４の形状が細長いので、螺旋部がゆるんだ場合でも螺旋
部の複数の巻きを収納する充分な容積が確保される。
【００１６】本発明をこれまで特定の実施例に基づいて
詳述してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱すること
なく、前述の及びその他の変更が可能である。ことは当
業者にとって明らかである。従って、この巻取り機構は
「Ｓ」形ケーブル構造のような他の形式のフレキシブル
・ケーブルの形式から成ることができる。更に、本発明
はトランスジューサ・アレイを有するプローブに利用さ
れるが、プローブは本発明の範囲から逸脱することなく
機械的スキャナでもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって患
者が呑み込みやすい、小型の超音波プローブをえること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である超音波プローブの断面
図。
【図２】図１の２−２部分断面図。
【図３】図２のフレキシブル・ケーブル・アセンブリが
反転した状態を示す図。
【符号の説明】
１０：プローブ １１：ハウジング １２：超音波トランスジューサ・アレイ １４：内部容積 １６複合レンズ・アセンブリ １７：支持構造 １８：固定カバー・アセンブリ ２６：ウォーム・ギヤー ３６：固定取付け手段 ４２：ループ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プローブ・ハウジングと、 前記プローブ・ハウジング内で、回転可能なトランスジ
    ューサ・アセンブリを支持する第１の容積と、 前記プローブ・ハウジング内の第２の容積と、 前記第２の容積内に設置され、前記第１の容積内の前記
    トランスジューサ・アセンブリと接続する前記第２の容
    積に配置するフレキシブル・ケーブルのための巻き取り
    機構とを具備し、 前記アレイによる前記巻き取り機構の回転は、前記第１
    の容積内のフレキシブル・ケーブルの変化量に相当な量
    で前記第２の容積内のフレキシブル・ケーブルを変化さ
    せることを特徴とする超音波プローブ。
  2. 【請求項２】請求項第１項記載の超音波プローブにおい
    て、 前記フレキシブル・ケーブルは複数のフレキシブル・ケ
    ーブルを有し、前記各フレキシブル・ケーブルはその上
    に配置される複数の信号線を備えるプリント回路板から
    成ることを特徴とする超音波プローブ。
JP4122729A 1991-04-16 1992-04-16 超音波プローブ Pending JPH05154152A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/686,103 US5176142A (en) 1991-04-16 1991-04-16 Endoscopic ultrasound probe with take-up cable mechanism
US686103 1991-04-16

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JPH05154152A true JPH05154152A (ja) 1993-06-22

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ID=24754921

Family Applications (1)

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JP4122729A Pending JPH05154152A (ja) 1991-04-16 1992-04-16 超音波プローブ

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JP (1) JPH05154152A (ja)

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