JPH07124164A

JPH07124164A - 体腔内超音波プローブ

Info

Publication number: JPH07124164A
Application number: JP5278744A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yagami; 弘之矢上; Naoto Sato; 直人佐藤; Hideaki Yamashita; 秀昭山下; Satoru Nakagawa; 哲中川
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1995-05-16
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: JP3497875B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プローブシャフトの基端部の押込力伝達性とト
ルク伝達性の改善、シャフト先端部の柔軟性の改善。【構成】中空のシャフト１０の先端にスリット８を設
け、かつ、シャフト１０内先端に超音波振動子を配設す
ると、シャフト先端が柔軟になり、蛇行した部位に追従
して挿入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体内に挿入して生体
の診断に用いる体腔内超音波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波診断装置を用いた画像診断
により、人体のほとんどすべての部分が診断できるよう
になっている。これに伴い、体外より体内臓器などを観
察するためのプローブが数多く実用化されてきている。

【０００３】特に、最近では経直腸プローブ、経膣プロ
ーブ、経食道プローブなどを用いて部位によっては、目
的とする患部に直接挿入してより精密な観察や診断を行
うことが可能となってきている。さらに、内視鏡の鉗子
口や血管内にも挿入可能な細径プローブが開発され、そ
の細径プローブを用いた内視鏡下での胃、胆嚢、膵臓な
どの精密診断や、あるいはＸ線透視下での冠状動脈断面
の観察などが試みられてきている。

【０００４】さて、体内に挿入する内視用の細径プロー
ブの場合、プローブのシャフト内には先端の超音波振動
子と外部回路を接続する電気信号を伝達するケーブル
や、振動子を機械的に回転あるいは往復させる場合の駆
動力伝達体（駆動シャフト）を挿入するためのシャフト
内径の確保、血管・消化管などの体腔内を自由に操作
し、かつ選択的に部位を選ぶ機能が必要である。したが
って、プローブシャフトには、柔軟性、トルク伝達性、
強度等が求められている。

【０００５】従来、超音波プローブのシャフト材として
は、可撓性合成樹脂のチューブ、あるいは金属製の中空
管が用いられてきた。しかし、合成樹脂のチューブは、
柔軟性はあるものの、折れ曲がったり、つぶれたりしや
すく、その際に駆動シャフトの動作が妨げられたり、ま
た、ある程度の肉厚が必要となるために外径が太くなっ
たりという欠点があった。これに対して金属製の中空管
を用いたものは管がつぶれることはないものの柔軟性に
欠け、繰り返して湾曲させた場合の耐久性が低く、ま
た、弾性限界が小さいために弾性限界を超えて湾曲し蛇
行が起きるため、血管等の損傷や画像の劣化が起こる危
険があった。

【０００６】これらの欠点を改善したものとして、シャ
フトに金属製の中空コイルを用いたものがある。この金
属製の中空コイルを用いることで、従来の合成樹脂のチ
ューブや金属製の中空管で問題となっていたシャフトの
折れ曲がりやつぶれを抑制することが可能となった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記金
属製の中空コイルを用いたシャフトにあっては、細径に
するとシャフトの基端部で与えた押し込み力の伝達性
（プッシャビリティ）が悪く、またトルクの伝達性も十
分なものではなかった。

【０００８】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、従来のシャフト材の問題点を解決し、シャフトの基
端部で与えた押し込み力の伝達性（プッシャビリティ）
に優れ、またトルクの伝達性も高い、柔軟なシャフトを
形成することが可能な体腔内超音波プローブを提供する
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の体腔内超音波プ
ローブは、中空のシャフトおよび該シャフトに接続され
た超音波振動子を有し、前記シャフトの少なくとも先端
部にスリットを設けたことを特徴とするものである。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の実施例について、図面を参
照しながら説明するが、まず、図６および図７をもと
に、本発明のラジアル走査方式の超音波プローブを用い
た体腔内超音波診断装置の構成及び走査方法について説
明する。

【００１１】体腔内超音波診断装置は超音波プローブ１
と通常の超音波診断装置２およびモータユニット３とか
らなる。超音波プローブ１は、プローブ操作部４とプロ
ーブシャフト５から構成されている。

【００１２】プローブシャフト５の本体は中空の金属管
からなるシャフト１０によって形成されており、その先
端には音響窓１５、先端カバー１６が取り付けられてい
る。そして、シャフト１０、音響窓１５、先端カバー１
６の表面は高分子膜１１によって被覆されている。

【００１３】音響窓１５の内部の空間には超音波を伝播
させるための超音波伝達液１４が満たされており、同伝
達液１４内には超音波振動子１３がシャフト１０に固定
された摺動部材１７によって回転自在に配設されてい
る。同振動子１３は柄部１３ａによって駆動シャフト１
２に接続され、駆動シャフト１２によって回転駆動させ
られる。

【００１４】駆動シャフト１２には、直径あるいは厚さ
が０．００１〜０．５ｍｍのステンレス鋼、ピアノ線等
が、外径０．１〜４ｍｍの中空のコイル状に形成されて
用いられ、その内部には電気信号を伝達する信号線１８
が挿通している。駆動シャフト１２の後端はプローブ操
作部４内に延びており、プローブ操作部４はモータユニ
ット３に接続されている。

【００１５】モータユニット３は、モータ３１、歯車３
２、回転軸３３、カプラ３４、ロータリコネクタ３５か
ら構成されている。回転駆動源であるモータ３１が駆動
されると歯車３２を介して回転力が回転軸３３に伝達さ
れ、回転軸３３はカプラ３４によって駆動シャフト１２
に接続される。また、回転軸３３の他端はロータリコネ
クタ３５を介して超音波診断装置２に接続されており、
振動子１３から信号線１８によって伝達された電気信号
を超音波診断装置２に伝えている。電気信号は超音波診
断装置２内で処理される。

【００１６】次に、本発明の体腔内超音波プローブの使
用方法について説明する。

【００１７】まず、超音波プローブ１を所定の体腔部位
に挿入した後、モータユニット３により駆動シャフト１
２を駆動して、超音波振動子１３をラジアル走査すると
ともに、信号伝達体１８により超音波振動子１３に電圧
を印加して、超音波を発信させ、かつ、体腔内で反射さ
れた超音波を受信し、その電気信号を信号伝達体１８に
より超音波診断装置２に伝え、画像処理を行う。なお、
この超音波プローブ１による画像撮影原理は公知のＢモ
ード法が用いられている。

【００１８】図１において、本発明の超音波プローブ１
のシャフト１０には剛性の高い中空の金属管が用いられ
ている。具体的にはステンレス鋼、超弾性金属等が好適
に用いられる。ここでいう超弾性金属とは、一般に形状
記憶合金といわれ、少なくとも生体温度（３７℃付近）
で超弾性を示すものである。特に好ましくは、４９〜５
８原子％ＮｉのＴｉ−Ｎｉ系合金、３８．５〜４１．５
重量％ＺｎのＣｕ−Ｚｎ合金、１〜１０重量％ＸのＣｕ
−Ｚｎ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｂｅ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｇ
ａ）、３６〜３８重量％ＡｌのＮｉ−Ａｌ合金等の超弾
性金属体が好適に使用される。特に好ましくは、上記の
Ｔｉ−Ｎｉ系合金である。また、Ｔｉ−Ｎｉ系合金の一
部を０．０１〜２．０原子％Ｘで置換したＴｉ−Ｎｉ−
Ｘ合金（Ｘ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ａｌ，Ｎ
ｂ，Ｐｂ，Ｂなど）とすることにより、機械的特性を適
宜変えることができる。なお超弾性とは、使用温度にお
いて通常の金属が塑性変形する領域まで変形（曲げ、引
張り、圧縮）させても、ほぼ元の形状に回復することを
意味している。

【００１９】そして、シャフト１０の外径は６ｍｍ以
下、好ましくは０．３〜５．５ｍｍ、肉厚は５０〜２０
０μｍ、好ましくは８０〜１５０μｍのものであり、屈
強度（負荷時の降伏応力）は５〜２００ｋｇ／ｍｍ²
（２２℃）、好ましくは８〜１８０ｋｇ／ｍｍ² 、復元
応力（除荷時の降伏応力）は３〜１８０ｋｇ／ｍｍ²
（２２℃）、好ましくは５〜１６０ｋｇ／ｍｍ² であ
る。

【００２０】シャフト１０の先端側には、シャフト１０
の軸と水平方向にスリット８が入っている。スリット８
は、３個以上が軸対称に設けられるのが好ましく、スリ
ット幅は５μｍ〜２ｍｍ、好ましくは２０〜５０μｍで
ある。そして、スリットが好ましく設けられるのはシャ
フト１０の先端から６００ｍｍ以内の部分である。この
ようにシャフト１０の少なくとも先端部にスリットを設
けることで、シャフトの基端部で与えられた押し込み力
の伝達性を金属管と同等に保ちながら、先端部を金属管
よりも柔軟に形成することができる。なお、スリット８
は、レーザー加工、放電加工、エッチング、ダイシン
グ、ワイヤーカッター、ウォータージェット等によって
加工される。また、図２に示すように、シャフト１０の
先端を細径（テーパ状）化することにより細部への挿入
を容易にすることも可能である。

【００２１】そして、スリット８の設けられたシャフト
１０を含め、プローブシャフト５は、外側あるいは内側
に潤滑性の高い樹脂又は、親水性樹脂からなる高分子膜
１１（図１不図示、図６参照）が形成されており、プロ
ーブシャフト５が曲げられたときに、シャフト１０が外
側あるいは内側に突出することがないようになってい
る。高分子膜１１を形成する方法としては、プローブシ
ャフト５の表面を合成樹脂材料などによりプライマリー
処理し、この樹脂膜に官能基を設けた後、高分子材料を
コーティングする方法が用いられる。

【００２２】合成樹脂材料としては、例えば、ポリオレ
フィンエラストマー、（例えば、ポリエチレンエラスト
マー、ポリプロピレンエラストマー、エチレン−プロピ
レン共重合体等を用いたエラストマー等）、ポリ塩化ビ
ニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミドエラ
ストマー、ポリウレタン、フッ素樹脂等の熱可塑性樹
脂、シリコーンゴム等が使用できる。

【００２３】また、高分子材料としては、例えば、ポリ
（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリヒドロ
キシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、メチルビニルエーテル無水マレイン酸共重合体、ポ
リエチレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリビニ
ルピロリドン等の親水性ポリマーが用いられる。

【００２４】高分子膜１１の外径は７ｍｍ以下、好まし
くは０．４〜６ｍｍ、プローブシャフト５上での膜厚は
０．００５〜０．３ｍｍ、好ましくは０．０１〜０．２
ｍｍである。

【００２５】（実施例２）さらに、本発明の体腔内超
音波プローブの他の実施例について図３を用いて説明す
る。

【００２６】本実施例は、図３（ａ）に示すようにシャ
フト１０の先端側でスリット８の数を多くするものであ
る。このようにすることでシャフト１０の基端部と先端
部の柔軟性が急激に変化するのを防ぎ、段階的に柔軟性
を変化させていくことができる。なお、スリット８が設
けられる位置は実施例１と同様である。また、図３
（ｂ）に示すようにシャフト１０の先端側でスリット８
の幅を広くすることによって、シャフト１０の柔軟性を
連続的に変化させることもできる。

【００２７】（実施例３）さらに、本発明の体腔内超
音波プローブの他の実施例について図４を用いて説明す
る。

【００２８】本実施例は、図４（ａ）に示すようにシャ
フト１０の軸に対してほぼ垂直方向にスリットを入れた
ものである。この時のスリット幅は５μｍ〜３ｍｍ、好
ましくは２０〜５０μｍである。そして、先端に近づく
ほどスリット間隔（ピッチ）を小さくすることがより好
ましい。なお、スリット８が設けられる位置は実施例１
と同様である。また、図４（ｂ）のようにシャフト１０
に螺旋状にスリットを入れてもよい。このようにスリッ
ト幅を変化させることによってシャフト１０の手元側か
ら先端側へと次第に柔軟性を高くすることができる。

【００２９】（実施例４）さらに、本発明の体腔内超
音波プローブの他の実施例について図５を用いて説明す
る。

【００３０】本実施例は、図５に示すようにスリット８
を設けたシャフト１０の先端にコイル１９を接続したも
のである。このようにコイル１９を接続することによっ
て、金属製の中空管にスリットを入れたものよりもさら
に先端部の柔軟性を高めることができる。そしてこの場
合には、シャフト１０の先端にスリット８を設けること
により、シャフト１０の手元側の金属管部と先端のコイ
ル１９との間で柔軟性が急激に変化するのを防ぐことが
できる。なお、スリット８が設けられる位置は実施例１
と同様である。

【００３１】ここではコイル１９を用いたが、コイル１
９の代わりに合成樹脂のチューブのような柔軟性の高い
材料をスリットの設けられたシャフト１０に接続しても
同様の効果を得ることができる。

【００３２】上述の実施例の説明では、ラジアル走査方
式についてのみ示されたが、リニア走査方式、セクタ走
査方式等、他の走査方式についても勿論実施可能であ
る。様々な態様が、本明細書に記載の特許請求の範囲に
よってのみ限定される本発明の範囲から逸脱することな
く実施可能であることは当業者には明らかである。それ
故に、本発明はここで示され説明された実施例のみに限
定されるものではない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、中空のシ
ャフトおよび該シャフト内にに配設された超音波振動子
を有し、前記シャフトの少なくとも先端部にスリットを
設けて形成されたことにより、シャフトの基端部で与え
た押し込み力の伝達性（プッシャビリティ）に優れ、ま
たトルクの伝達性も高い柔軟なシャフトを形成すること
が可能な超音波プローブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の超音波プローブの実施例であ
る。（高分子膜は省略）

【図２】図２は、本発明の超音波プローブの他の実施例
である。（高分子膜は省略）

【図３】図３は、本発明の超音波プローブの他の実施例
である。（高分子膜は省略）

【図４】図４は、本発明の超音波プローブの他の実施例
である。（高分子膜は省略）

【図５】図５は、本発明の超音波プローブの他の実施例
である。（高分子膜は省略）

【図６】図６は、本発明の超音波プローブの実施例の断
面図である。

【図７】図７は、本発明の超音波プローブを用いた体腔
内超音波診断装置の構成図である。

【符号の説明】

１超音波プローブ２体腔内超音波診断装置３モータユニット４プローブ操作部５プローブシャフト８スリット１０シャフト１１高分子膜１２駆動シャフト１３超音波振動子１８信号線１９コイル

フロントページの続き (72)発明者中川哲静岡県富士宮市三園平818番地テルモ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空のシャフトおよび該シャフト内に配
設された超音波振動子を有する体腔内超音波プローブに
おいて、前記シャフトの少なくとも先端部にスリットを
設けたことを特徴とする体腔内超音波プローブ。