JPH07250836A - 超音波変換器探触子 - Google Patents

超音波変換器探触子

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JPH07250836A
JPH07250836A JP6308386A JP30838694A JPH07250836A JP H07250836 A JPH07250836 A JP H07250836A JP 6308386 A JP6308386 A JP 6308386A JP 30838694 A JP30838694 A JP 30838694A JP H07250836 A JPH07250836 A JP H07250836A
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transducer
joint
probe
ultrasonic transducer
transducer probe
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JP6308386A
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George P Gruner
ジョージ・ピー・グルーナー
John D Fraser
ジョン・ディー・フレイザー
Loc Nguyen
ロック・グエン
Sherry Powerll
シェリー・パウエル
Timothy R Savage
ティモシー・アール・サベジ
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Original Assignee
Advanced Technology Laboratories Inc
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 変換器が体内にある間２方向に動かすことが
できる、食道など、体腔内から超音波走査するための、
末端に圧電性変換器を有する超音波変換器探触子であっ
て、該２方向各々の変換器の動きを制御する手段、およ
び、遅速２つの速度で各方向に該変換器を動かす手段を
有する超音波変換器探触子。 【効果】 変換器を、画像を得たい位置に容易に向け、
そしてその位置に固定することができる。また所定の位
置に容易に復元できる。蓄積熱を放散して温度上昇を抑
え、長期連続診断を可能とする。接合部分は任意の屈曲
位置で固定できるが、もしその状態で探触子が取り出さ
れようとした場合は、変換器先端部分に対する食道等の
力で固定が解除され、患者を傷つけない。接合部分が固
定中は、その旨を表示し、誤操作を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、患者の食道または胃の
中から身体を走査する超音波診断システム用探触子に関
する。特に、本発明の探触子は、多数の平面配置のどの
１つのイメージングにも理想的に適合しており、しばし
ば多平面ＴＥＥ（経食道超音波心臓診断法）探触子と呼
ばれる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】心臓
は、超音波診断が常に困難な１つの臓器である。この理
由は心臓が、肋骨と肺に囲まれた胸郭の空洞内に存在す
るからである。肋骨を通しての超音波走査は、骨構造の
吸収的および反射的性格から実用的な選択ではない。従
って、受容される臨床検査は、肋間から心臓を走査する
ことである。しかし超音波の肋間のウィンドウを通じて
の送波および受波は、肋骨に付着している軟骨組織など
の一般的身体構造からの音響反射のため、臨床的に有利
とはいえない場合がある。
【０００３】医学機器を体内に導入し、体外から操作す
ることができる内視鏡技術の出現は、心臓を超音波で走
査する新技術：経食道超音波心臓診断法、の発展を導い
た。この技術によって、超音波変換器が、延長された探
触子の末端に位置し、それは患者の口から、食道または
胃の内に入る。胸郭空洞内のそのような位置からは、肋
骨は、もはや超音波の送波および受波の傷害とならな
い。典型的な経食道走査ヘッドは、臨床医が探触子上の
変換器が希望通りに心臓に向かうように、探触子末端を
操作することを可能とする体外の制御機構を有する。心
臓自身の近傍に超音波変換器を置くこの技術は、心臓疾
患の症状の診断に最も有効であることが知られている。
【０００４】その内容を引用により本明細書に含む米国
特許第４，５４３，９６０（ハルイその他）には、走査
ヘッドの中の回転基板上に、フェーズドアレー（phased
array）または線状アレー（linear array）変換器が設
置されている経食道超音波心臓診断（ＴＥＥ）用走査ヘ
ッドが記載されている。この特許の図に示されるよう
に、アレー変換器は、円筒状回転可能な基板上に設置さ
れた、圧電性素子の正方形または長方形状の配列であ
る。プーリーが、回転可能な基板から延びるシャフト上
に設置され、それによって基板と変換器アレーが、走査
ヘッド内で回転する。走査ヘッドの制御ユニットからの
制御ケーブルは、プーリーの周囲を通る。制御ユニット
の制御により制御ケーブルが動くにつれて、プーリーと
回転可能基板が回転する。これにより変換器アレーそし
て画像平面が回転する。ハルイらの探触子を改良したも
のが、米国特許第５，２２６，４２２（マッケイゲン
（McKeighen）その他）に記載されており、そこには新
たな基礎技術、即ち変換器用の釣り鐘状（bell-shape
d）ハウジング、そして変換器区画用新規泡トラップ（b
ubble trap）、を採用する円形アレー変換器が記載され
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願においては、米国特
許第４，５４３，９６０および５，２２６，４２２など
のＴＥＥ走査ヘッドの、製造および性能の向上について
の多数の改良を開示する。走査ヘッドの変換器は、単に
探触子の先端部を置き換えることによって、医師に変換
器の交換を可能とする、取り去ることの可能な接合（ar
ticulating）先端部内に収容される。この接合機構は、
互いに噛み合い、連続し、ねじれに剛直な接合ジョイン
トを形成する多数のリンクを有している。このジョイン
トは、角のある係止が取り付けられ、装着されたとき、
実質的にねじれ動作を示さない。接合ジョイントは、探
触子のハンドルから制御される接合固定装置により所望
の位置で固定することができ、先端部ではなく、ハンド
ル内に位置する接合機構のリミットストップを有する。
固定の状態は、ハンドルおよび超音波写像システムのス
クリーン上に表示される。患者の安全のため、万一ジョ
イントが接合位置に固定されている間に、探触子が患者
の食道から取り去られるような場合、探触子先端部への
比較的小さな負荷で、固定は解除される。探触子先端部
内の変換器は、２つの回転速度、即ち比較的遅い速度お
よび早い速度、でモータードライブ機構により回転す
る。同時に両方の速度制御を押し下げると、変換器を、
その予め決められたホームポジションに回転させる。変
換器には、変換器のレンズ内に蓄積する熱を放散するた
めの新規技術が採用されている。
【０００６】
【実施例】まず図１について説明する。図１には、本発
明の多平面ＴＥＥ探触子の平面図が示されている。この
探触子は、探触子の主たる制御部が位置するハンドル１
０を含む。ハンドル１０の一端からの延長が、胃内視鏡
管１２である。胃内視鏡管は、食道のような体内の空洞
内に挿入するのに適しており、ＴＥＥに使用するには、
管は約１００ｃｍの長さである。胃内視鏡管１２の末端
には、探触子の末端部分１４があり、そこには超音波変
換器が設置されている。ハンドル１０の他端からの延長
は、コネクタ１８で終わる電線１６である。コネクタ１
８は、探触子を作動させ、探触子先端部で変換器により
送波され、受波される音響信号から形成される画像を表
示する超音波システムに、探触子を接続するためのもの
である。
【０００７】図１に、５つの探触子制御装置が図示され
ている。２つのボタン２０および２２は探触子先端部で
の変換器の、時計回りおよび反時計回りの回転を制御す
る。探触子の先端部は、左右接合制御ノブ２４および前
後接合制御ノブ２６により、ハンドルから４方向のいず
れにも接合屈曲させることができる。往復運動する制動
ボタン２８、２８’は、どのような接合位置においても
接合制御を固定し、そしてその固定を解除するのに使用
される。
【０００８】図２ａ、図２ｂ、図３ａおよび図３ｂに
は、探触子の末端部分の詳細が図示されている。図２ａ
および２ｂに示すように、先端部は、胃内視鏡管１２か
ら脱着自在であり、それは例えば異なる診療処置のため
に変換器を交換することを使用者に可能にする。圧電性
変換器３０が図２ａおよび図３ａに示され、これらの図
で下方向に送波し、受波するように配置されている。末
端部分の基部に近い端でコネクタピン５０に個々の変換
器素子を接続するコイル状屈曲性回路４８により、変換
器へ、また変換器から、電気信号が供給される。米国特
許第４，４２６，８８６に説明があるように、屈曲性回
路のコイル巻きは、繰返し屈曲による回路の電気導通の
切断を防止する。変換器３０は、回転変換器カップ３２
内に設置されている。カップの背後には、シャフト３４
がある。変換器ドライブギア３６は、シャフト３４の周
囲に設置されている。このドライブギアは、末端部分ド
ライブシャフト４２の回転により回転し、その動きは、
ウォームギア４０、ウォームホイール３８および介在す
る遊び歯車３７により、ドライブギアに伝えられる。末
端部分ドライブシャフト４２は、保持リング４６によ
り、末端部内の所定場所に置かれている。胃内視鏡ドラ
イブシャフト５２をはめこむために先端部ドライブシャ
フト４２の末端に、正方形の穴４４が形成されている。
【０００９】探触子先端部１４の末端のコネクタピン５
０は、胃内視鏡管の末端部分でソケット５１と接続す
る。コネクタピンがソケットにはめこまれると、胃内視
鏡ドライブシャフト５２の正方形末端は、末端部分ドラ
イブシャフト４２内の正方形穴４４にはめこまれ、その
変換器カップ３２内の変換器を回転させる。同時に、金
属スプリングピン６０、６０’は、コネクタの電気遮蔽
を完全にするために胃内視鏡内のコネクタ遮蔽６２、６
２’に接続する。希望により、これらの接続のはめ込み
をガイドするために、末端部分と胃内視鏡管の間に、１
つまたはそれ以上のガイドピンを使用することができ
る。接続が完了すると、２つの部品をつなぎ合わせるた
めに、末端部分のねじ端５６に、胃内視鏡管のねじリン
グ５８が、ねじ止めされる。希望により、意図しないと
きに２つの部品が外れないように、このねじ止めに固定
機構を使用してもよい。
【００１０】図３ａに、胃内視鏡管１２への末端部分１
４の接続状態を示す。コネクタソケット５１は、胃内視
鏡を通じ、変換器へ、そして変換器から、の電気信号を
伝達する個々の同軸ワイヤ５４に接続し、最終的にコネ
クタ１８そして超音波システムに接続する。また、探触
子の末端部分を接合する機構の末端リンク６８が示され
ている。
【００１１】図３ｂには、縦断面での胃内視鏡管の端面
図が示されており、そこには多数の部品の相対位置が図
示されている。ドライブシャフト５２は、胃内視鏡管の
中心を通っている。管の端部には、管のそれぞれの側に
２群に分けられたコネクタソケットが配置されている。
コネクタの一群は、Ｄ字型真鍮遮蔽管６４内に収納さ
れ、他群は、第２の真鍮遮蔽管６６内に収納されてい
る。群分けは、連続波ドプラモードにおける変換器の作
動中のクロストークを減少させる。これは、一群のコネ
クタへの送波変換器素子の接続、および他群のコネクタ
への受波変換器素子の接続により達成される。二群に分
け、そして別個の遮蔽を行うことによって、送波信号線
と受波信号線の間のクロストークが防止される。図３ｂ
中、６７で示された位置で、接合制御ケーブルが胃内視
鏡管の中を通る。ケーブル端は、図２ａ、図２ｂ、図３
ａ中の６９で示された位置に達している。
【００１２】図６ａおよび６ｂに変換器３０の拡大図を
示す。圧電性セラミックのプレート３０は最初、その２
つの平らな表面および端面が金属被覆電極コーティング
でおおわれている。次いで、矢印９４で示された長さ方
向に、電極コーティングに穴を開けるために、レーザー
カッティングまたはフォトリソグラフィーが使用され
る。次いで、セラミックプレートおよびその金属被覆コ
ーティングは、矢印９６に示すように、横にさいの目切
りにより、個々の変換器素子および電極にさいの目にさ
れる。その結果、図６ａおよび６ｂに示されるような、
変換器素子と電極の配列となる。信号電極９０は、変換
器３０の１つの平坦な表面上に置かれ、変換器素子の一
端を覆う。戻り電極９２は、図６ａに示すように、変換
器の他の平坦な表面上に置かれ、変換器素子の他端を覆
う。屈曲性回路４８から延びる金属フィンガ４９、４
９’は、各素子の端部で電極に取り付けられている。
【００１３】レーザーで形成された切り欠きとノッチ
は、１つの素子から次へと変換器素子の信号端および戻
り端の交互配列を生じさせる。即ち、金属製フィンガ４
９は、信号電極９０に接続され、その間に置かれた金属
製フィンガ４９’は、戻り電極９２に接続される。各信
号フィンガは、各素子の他端上の戻りフィンガに対向し
なければならないことから、互い違いのパターンは、変
換器の一端から他端へと連続する。信号接続と戻り接続
の互い違いは、各電極と各接続の間のクロストークを減
少させることに寄与する。
【００１４】図７ａおよび７ｂは、変換器カップ３２内
での、変換器３０の構造の詳細を示す。図７ｂは、図７
ａの円で囲った部分の拡大図である。変換器３０は、変
換器の送波面を覆う１つまたは複数のマッチング層（ma
tching layer）１０２を有し、裏打ち材１０４で裏打ち
されている。変換器３０は、前方を音響レンズ素材１０
６、後方をエポキシ１０８で、変換器カップ３２内に完
全に収納されている。アルミニウム箔のシート１００
が、変換器３０の前方のレンズ素材中に埋め込まれてお
り、該シートがヒートシンク１１８に接触する変換器の
後方に延びている。変換器カップは、変換器カップ３２
の周辺部の周囲に置かれたボールベアリング１１０によ
り動くことによって探触子の末端部分の、その区域内で
回転する。マイラーシート１１４は、変換器および変換
器カップの前方を覆い、固定リング１１６により所定位
置に保持される。マイラーシートの内部表面は、アルミ
ニウム加工されている。油の薄い層が、レンズ素材とマ
イラーカバーのアルミニウム加工された内部表面の間の
空隙を満たしている。
【００１５】本発明者らは、最も好ましいレンズ素材
が、低熱伝導率を有することを見いだした。このこと
は、変換器周囲に熱の蓄積を生じさせる。連続波ドップ
ラの場合、通常のことであるが、変換器の特定の素子の
みが作動しているとき、作動素子の周辺にホットスポッ
トが生じる場合がある。変換器の前方の埋め込まれたア
ルミニウム箔シート１００は、ホットスポットに発生し
た熱を放散し、レンズ素材が取り込んだ熱を、変換器後
方で探触子が患者と接触する表面から離れた熱吸収体で
あるヒートシンクに伝導することによって、かかる熱の
蓄積を減少させるのを助ける。シート１００用に多くの
他の金属を使用することができるが、本発明者らは、熱
／音響的用途における利得の高数値から、アルミニウム
を選択する。アルミニウムは高い、質量密度に対する熱
伝導率の比により好適であり、本用途に理想的である。
グラファイト、超伝導物質などの、好ましい比を有する
他の物質は、他の用途に好ましい場合がある。
【００１６】カバー１１４の内部表面のアルミニウム層
も同様の目的で使用されている。レンズ素材の前方に移
動する熱は、拡散し、変換器カップの側面に伝えられ、
そこではさらに変換器カップを囲むハウジング構造中に
放散される。これら２つの熱放散技術の組み合わせは、
医学的に安全な温度制限の中でのＴＥＥ探触子のより長
い時間の使用を可能とする。
【００１７】図４ａー４ｃおよび５ａ−５ｃに、胃内視
鏡管１２の末端部分の接合機構７０を示す。図４ａは、
機構７０の相互連結リンクの略図である。各中心リンク
７２は同一であり、互いに９０度ずつずれるように回転
しながら１つのリンクから次へと隣接するリンク同士で
接合している。希望により、６８に示される末端リンク
のような、一方のみで接続する特別の末端リンクを機構
の各端に使用することができる。リンクの対向する側の
対向する広いフィンガ８０および８０’の相互接続は、
各リンクを、その隣に対して旋回心軸を中心に旋回さ
せ、連続する旋回心軸は、互いに９０度ずれながら配置
される。これは、この接合機構７０が、一方向に曲げら
れたとき、一つ置きのリンクの間の一つ置きの旋回心軸
での機構の旋回により屈曲が起きることを意味してい
る。最初の曲げに対し９０度回転させた第２の方向にこ
の接合機構が曲げられたとき、その間にある１つ置きの
軸が旋回することとなる。これらの中間的位置では、屈
曲は、全ての軸の旋回を生じさせる。
【００１８】９０度ずつ変化するリンク７２の相互接続
は、リンクが向かい合う側面に介在するリミットストッ
プタブ７４を互いに対向させる。接合機構が屈曲してい
くと、リミットストップタブが、１つのリンクから他へ
の旋回を制限する。例えば、各リミットストップタブが
旋回を１０度に制限することを想定すると、もし接合機
構が、９０度の最大角で屈曲するとすると、図４ｃに示
すように、所望の方向への旋回は、１つおきの旋回軸に
より与えられるので、計１８個のリンクが必要となる、
リミットストップタブの使用は、１つのリンクから他へ
の屈曲を、用途に適した角度に制限し、それは、リンク
の中心を通る導管の希望する容積の維持を含み、ＴＥＥ
探触子用途においては、電線、変換器ドライブシャフト
および接合制御ケーブルを通す必要がある。
【００１９】図４ｂおよび図５ａー５ｃは、好ましいリ
ミットストップタブの具体例を示し、それは対向するリ
ンクの細いフィンガと噛み合う細いフィンガ７８により
形成される。リミットストップは、１つのリンクの細い
フィンガが、対向するリンクの細いフィンガと噛み合う
ときに働き、各フィンガの端が、対向するリンクの主部
８６に接触する。図５ａー５ｃもまた、各リンクの広幅
フィンガ８０、８０’を示す。各リンクの一端で対向す
る側に位置する広幅フィンガ８０は、突出するスタッド
８２を有する。フィンガ８０に対し各リンクの周囲に９
０度ずつずれて位置する広幅フィンガ８０’の各々は、
相互接続リンクからのスタッドがはめ込まれる穴８４を
有する。これら噛み合うフィンガ、相互接続穴およびス
タッドは、接合機構７０に非常なねじれ強さを与える。
このねじれ強さは、医師が探触子を体内で回転すると
き、胃内視鏡に対して探触子先端部がねじられるのを防
止する。
【００２０】図５ａは、各リンクの主部８６の内表面の
周囲に位置するいくつかの突起を示し、各突起は、穴６
７を有する。リンクが相互接続されると、機構の穴６７
は、整列し、胃内視鏡の接合制御ケーブルが通される。
ねじれ強さに加えて、接合機構７０は、接合制御ケーブ
ルの制動もしくは固定が行われたとき、実質的にねじれ
挙動を示すことがない。従って接合機構は、探触子先端
部が曲げられ、種々の位置で固定されてもねじれること
なくその形状を維持する。接合機構の該リンクは、スタ
ッド８２を穴８４に合致させることにより、容易にはめ
合わされる。リンクは、接合機構に長期耐久性を付与
し、そして内部に収納される電線を電気的に遮蔽するた
めに、真鍮または好ましくはステンレススチールで製造
される。さらに、図４ｂに示すように、好ましいフィン
ガは接合機構の外部表面に沿って、実質的に連続支持表
面を形成する。該表面は、外側の鞘を締め付けたりはさ
み付けたりすることなく依然として容易に屈曲しなが
ら、鞘覆いを設けることができる。
【００２１】ハンドル１０内に位置する接合制御機構
が、図８ａ、図８ｂおよび図９に示されている。ハンド
ル１０の部材は、ハンドルケース内に収納されている縦
形シャシ１２０上に設置される。左右制御ノブ２４は、
シャフト１２２により、左右プーリー１２６に接続され
る。制御ケーブル１３０は、プーリー１２６の周囲に巻
き付けられ、ケーブルブラケット１３３を通じ、胃内視
鏡管１２を通じ、接合機構７０の対向して整列する穴６
７を通じて、胃内視鏡の末端の接続点６９に延びる。
【００２２】同様に、前後制御ノブ２６は、前後プーリ
ー１２８に取り付けられる。ケーブル１３０’は、プー
リー１２８に巻き付けられ、同様にケーブルブラケット
１３３、胃内視鏡管１２、接合機構の対向して整列する
穴６７の他の対を通じて、ケーブル接続点６９に延び
る。連結金具（turnbuckle）１３２、１３２’は、ケー
ブルの張りに合わせるため、各ケーブルと並行して設け
られる。
【００２３】シャフト１２２は、探触子のシャシ１２０
に接続する管１２４の内部に収納されている。管１２４
は、プーリー１２８およびノブ２６の中心を通り、そし
て２つの制御ノブの間に、該管の末端に取り付けられた
リミットストップカム１３４を有する。リミットストッ
プピン１３８は、左右制御ノブ２４から下に延び、ノブ
２４が回転すると通路１３８’の中を移動する。同様
に、リミットストップピン１３６は、前後制御ノブ２６
から上に延び、ノブ２６が回転するにつれて通路１３
６’の中を移動する。それぞれのノブによって制御され
る接合が要求する範囲に対応して、移動通路１３６’お
よび１３８’は相違することが分かる。先行技術のＴＥ
Ｅ探触子においては、接合リミットストップは、内視鏡
管の末端に据え付けられている。もし医師が、ケーブル
に過剰な負荷をかけたり、制御ノブを回しすぎた場合、
末端に据え付けられたリミットストップは、過剰負荷と
なるか作動しなくなり、ＴＥＥ探触子を損傷するか、患
者を傷つけるかあるいは両者の結果となる。図９は、ハ
ンドル自身のシャシで支持された該リミットによって、
リミットストップはハンドル内に設置するのが好ましい
ことを示している。制御ノブがこれらリミットストップ
に抗して回されようとする場合、続いて負荷される力
は、ハンドルにかかり、内視鏡の末端にはかからない、
このため、ＴＥＥ探触子の損害および患者を傷つける可
能性が少なくなる。
【００２４】図８ａ、図８ｂおよび図１０は、接合機構
７０の制動装置を示す。患者からの超音波情報の収集を
希望する位置に探触子の先端部が配置されるまで、医師
は制御ノブ２４および２６を操作する。変換器が適切に
配置されたとき、医師はそのときの位置に接合機構を固
定することを望む。制動装置は、この目的を充足するた
めに各接合配置に対して適用される。
【００２５】第１の制動装置は、左右プーリー１２６に
設けられ、第２の制動は前後プーリー１２８にもうけら
れる。制動用固定ボタン２８’の対は、ハンドル１０の
一方から延び、固定解放ボタン２８の対は、ハンドルの
他の側から延びている。固定ボタン２８’を押し下げる
と、矢印１５２で表される方向に往復接合制動カム１４
０ａもしくは１４０ｂが動く。各カムのカム表面１４１
は、次いで、制動スライド１４６ａまたは１４６ｂの各
カムフォロアー１４２ａまたは１４２ｂを加圧する。こ
のそれぞれは、スライディングポスト１５０によりハン
ドルのシャシに取り付けられる。制動スライドはスプリ
ング１４８ａまたは１４８ｂにより予め負荷をかけられ
ており、カムフォロアーはピン１４４ａまたは１４４ｂ
により接続され、カムフォロアーが、スプリングに抗し
て動くことを許容する。制動が、その完全固定位置まで
動くと、制動スライドは、約０．７６ｍｍ（０．０３０
インチ）動き、プーリーに対し約８．２ｋｇ（１８ポン
ド）の負荷をかける。
【００２６】プーリーに対して制動スライドが動くと、
それはまた図１０中１５４に位置する感圧性スイッチを
押し、そして閉とする。スイッチの閉動作は、固定が作
動したことを知らせ、米国特許第５，０５０，６１０に
示されたＬＥＤハンドル表示のように、ハンドル上のＬ
ＥＤ光を発光させる。スイッチ信号はまた、コネクタ１
８を通じて超音波システムに接続し、超音波システムの
ディスプレイに「制動作動中（BRAKE ON）」なるメッセ
ージを表示させる。１つは超音波システム上そして他方
はＴＥＥ探触子ハンドル上の２つの表示は、制動装置が
作動中で探触子先端部が、ある接合位置で固定されてい
ることを、医師に警告する。この警告は、ある屈曲した
位置に曲げられた先端部のＴＥＥ探触子の取り出しは、
食道に苦痛を与え、または患者または探触子にその他の
損傷を与える可能性があるため、制動が解除されるま
で、患者の体からＴＥＥ探触子を取り出さないよう医師
に注意することを意図している。
【００２７】しかし、本発明のＴＥＥ探触子は、屈曲状
態で固定されたＴＥＥ探触子の取り出しによる傷害をも
防止するようにデザインされている。制動としてプーリ
ーに負荷された８．２ｋｇ（１８ポンド）の力は、接合
探触子の端にある程度の小さな力がかけられても、解除
されることを本発明者らは見いだした。従って、もし探
触子が、固定された屈曲位置で取り出されても、探触子
の先端部を押す食道壁のわずかな力が、屈曲している先
端部のてこの作用と相まって、制動力に打ち勝ち、探触
子を真っ直ぐにするであろう。探触子は、探触子が固定
された屈曲位置で取り出されるときでさえも、患者にほ
とんどまたは全く苦痛を与えずに患者から取り出すこと
ができる。
【００２８】変換器の回転制御システムが、図８ａ、図
８ｂおよび図１１に示されている。各変換器回転制御ボ
タン２０および２２は、３点スイッチである。通常位置
は、オフ（off）であり、第１停止点がポジション１
で、第２停止点がポジション２である。スイッチが第１
停止点まで押されると、変換器はゆっくり回転する。も
しスイッチ２０が押されると、この回転は、時計回り方
向であり、もしスイッチ２２が押されると、その回転
は、反時計回り方向である。スイッチを第２停止点まで
押すと、時計回り方向にしろ反時計回りにしろ変換器の
より速い回転となる。
【００２９】スイッチ２０および２２の種々の状態は、
ワイア１６２およびコネクタ１８を通じて超音波システ
ムに伝えられ、処理され、そしてモーター１６０のため
のモータードライブ信号に変換され、それはコネクタ１
８およびワイア１６４を通じ、実行される。該モーター
は、時計回り、反時計回り、遅、速で運転される。モー
ターシャフトの回転は、スリップクラッチ１７２を通
じ、ギア１７０に伝えられる。ギア１７０は、遊び歯車
１６８を回転させ、それは次いでギア１７４を回転させ
る。ギア１７４は、電位差計１８０のシャフトに接続さ
れ、ドライブシャフト５２の端のギア１７６も回転させ
る。ドライブシャフトの回転は、ウォームギア４０、ウ
ォームホイール３８、遊び歯車３６、変換器ドライブギ
ア３６、変換器カップシャフト３４、そして最後に変換
器カップおよび変換器３０を回転させる。このようにし
て、変換器の写像平面２００は、患者の体内を回転す
る。
【００３０】電位差計１８０のシャフトはモーターと同
調して回転するので、それは信号をワイア１６６を通じ
て超音波システムに送り、該システムは解析し、写像平
面２００の相対配置を示す。この配置情報は通常米国特
許第５，２０７，２２５に記載されたように超音波シス
テムディスプレイ上に表示される。変換器ドライブギア
３６は、変換器回転用リミットストップピン１９０が差
し込まれるアーチ状開口１９２を有する。リミットスト
ップピン１９０および開口１９２はこのようにして両方
向への変換器の回転の範囲を制限する。もし使用者が、
当該範囲の端のリミットストップに対して、モーター１
６０の運転を継続しても、スリップクラッチ１７２の摩
擦は陵駕される。即ちモーターは回転を続けるであろう
が、モーターギアトレインは、スリップクラッチ１７２
の作用により、回転しない。
【００３１】最後に、回転する変換器および写像平面に
は、予め定められた名目上の、もしくは「ホーム」配置
が与えられる。通常、この配置は、胃内視鏡の非屈曲管
に直角または平行に整列された写像平面２００である。
両方のボタン２０および２２が同時に押されるとき、超
音波システムはモーター１６０に、変換器をこのホーム
ポジションに回転させるように命令する。変換器は適切
な方向に回転して、電位差計からの信号をホームポジシ
ョンを指示する信号にするので、超音波システムは、電
位差計１８０の信号を監視している。もし医師が、この
ホームポジションへの回転中に、画像中の何かに注目し
たとき、または再び一定量ずつの回転に制御しようと決
めたとき、ホームポジションシーケンスにいる間にいず
れかのスイッチを押すと、このシーケンスは終了し、医
師のボタン２０および２２による通常制御状態に戻る。
【００３２】本発明を要約すると、本発明により、超音
波変換器の回転が、モーターで制御される多平面ＴＥＥ
探触子が提供される。該モーターは、時計回り方向また
は反時計回り方向で、そして高回転速度でまたは低回転
速度で変換器が回転するように制御される。モーターは
また、変換器が予め定められたホームポジションに向か
うように、自動的に制御される。探触子の変換器先端部
は、胃内視鏡管に脱着可能に接続される。音響レンズ中
に蓄積する熱を放散するために、アルミニウムシートが
変換器の前の音響レンズ内に埋め込まれる。胃内視鏡管
は、１つのリンクから次へと交互の回転軸を形成する多
数のマッチング円筒状リンクで形成される接合部分を有
する。隣のリンクに対する各リンクの旋回範囲は、リン
クの旋回点に関して直角に位置する対向するリミットス
トップによって調整される。好ましくは、該リミットス
トップは、多数の対向し、噛み合うフィンガにより形成
され、高いねじれ安定性を接合部分に付与する。接合部
分は、ハンドル内に設けられた接合リミットストップに
より、探触子のハンドルから制御される。接合部分は、
任意の屈曲位置で固定することができるが、もし探触子
が固定された屈曲位置にある状態で取り出される場合
は、変換器先端部分に対する食道の力によりこの固定は
解放される。接合部分が固定されているとき、探触子の
ハンドル上および超音波システムの表示装置上に表示信
号が表示される。
【００３３】
【発明の効果】本発明の超音波診断システム用ＴＥＥ探
触子は、変換器を２方向に回転することができ、使用者
が画像を得たいと希望する位置に容易に変換器を向ける
ことができ、そしてその位置に変換器を固定することが
できる。一方使用者は、簡単な操作により変換器を、予
め定められた「ホームポジション」に戻すことができ
る。探触子の変換器先端部は、胃内視鏡管に脱着可能に
接続される。
【００３４】変換器の前の音響レンズ内に埋め込まれた
アルミニウムシートにより、音響レンズ中に蓄積する熱
が放散され、探触子の温度上昇を抑えることができ、患
者に熱による悪影響を与えることがないので、従来より
長期の連続診断が可能である。接合部分は、探触子のハ
ンドルから、使用者が容易に操作することができる。さ
らに接合部分は、任意の屈曲位置で固定することができ
るが、もし探触子が固定された屈曲位置にある状態で取
り出される場合は、変換器先端部分に対する食道の力に
よりこの固定は解放され、患者を傷つけることがない。
接合部分が固定されているとき、使用者にそれを知らせ
るため、探触子のハンドル上および超音波システムの表
示装置上に表示信号が表示され、誤操作が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の多平面ＴＥＥ探触子の平面図であ
る。
【図２】 本発明の多平面ＴＥＥ探触子の末端部分の図
である。
【図３】 本発明の多平面ＴＥＥ探触子の末端部分の図
である。
【図４】 図１の探触子の先端部の接合機構の図であ
る。
【図５】 図１の探触子の先端部の接合機構の図であ
る。
【図６】 図１の探触子の超音波アレー変換器および電
極の構造を示す図である。
【図７】 図１の探触子先端部の変換器により発生する
熱の放散技術を示す図である。
【図８】 探触子先端部の接合および変換器の回転を制
御するために使用される図１の探触子のハンドル内の機
構を示す図である。
【図９】 図８ａおよび図８ｂの接合制御機構のための
リミットストップおよび制御ノブを示す図である。
【図１０】 図８ａおよび図８ｂの接合制御機構の制動
システムの図である。
【図１１】 探触子先端部分の中の変換器を回転させる
ためのモーター制御リンク装置を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・・・・ハンドル １２・・・・・・胃内視鏡管 １４
・・・・・・末端部分 １６・・・・・・電線 １８・・・・・・コネ
クタ ２０、２２・・・・・・変換器回転制御ボタン ２４・・・・・・左右接合制御ノブ ２６・・・・・・前後接合制
御ノブ ２８、２８’・・・・・・往復制動ボタン ３０
・・・・・・圧電性変換器 ３２・・・・・・変換器カップ ３
４・・・・・・変換器シャフト ３６・・・・・・変換器ドライブ
ギア ３７・・・・・・遊び歯車 ３８・・・・・・ウォームホ
イール ４０・・・・・・ウォームギア ４２・・・・・・末端部分ドライブシャフト ４４・・・・・・正
方形の穴 ４６・・・・・・保持リング ４８・・・・・・コイ
ル状屈曲性回路 ４９、４９’・・・・・・金属フィンガ
５０・・・・・・コネクタピン ５１・・・・・・ソケット
５２・・・・・・胃内視鏡ドライブシャフト ５４・・・・・・同
軸ワイヤ ５６・・・・・・ねじ端 ５８・・・・・・ねじリン
グ ６０、６０’・・・・・・金属スプリングピン ６
４、６６・・・・・・真鍮遮蔽管 ６７・・・・・・穴 ６８・・
・・・・末端リンク ６９・・・・・・ケーブル接続点 ７０
・・・・・・接合機構 ７２・・・・・・リンク ７４・・・・・・リ
ミットストップタブ ７８・・・・・・細いフィンガ ８
０、８０’・・・・・・広幅フィンガ ８２・・・・・・スタッド
８４・・・・・・スタッドはめ込み穴 ８６・・・・・・リン
クの主部 ９０・・・・・・信号電極 ９２・・・・・・戻り電
極 １００・・・・・・シート １０２・・・・・・マッチング
層 １０４・・・・・・裏打ち材 １０６・・・・・・音響レン
ズ素材 １０８・・・・・・エポキシ １１０・・・・・・ボー
ルベアリング １１４・・・・・・マイラーシート １１６・・・・・・固定リン
グ １１８・・・・・・ヒートシンク １２０・・・・・・シャ
シ １２２・・・・・・シャフト １２４・・・・・・管 １
２６・・・・・・左右プーリー １２８・・・・・・前後プーリー
１３０、１３０’・・・・・・制御ケーブル １３２、
１３２’・・・・・・連結金具 １３３、１３３’・・・・・・ケ
ーブルブラケット １３４・・・・・・リミットストップカ
ム １３６、１３８・・・・・・リミットストップピン
１３６’、１３８’・・・・・・通路 １４０ａ、１４０ｂ・・・・・・往復接合制動カム １４１
・・・・・・カム表面 １４２ａ、１４２ｂ・・・・・・カムフォ
ロワー １４４ａ、１４４ｂ・・・・・・ピン １４８ａ、１４８ｂ・・・・・・スプリング １５０・・・・・・
スライディングポスト １５４・・・・・・感圧性スイッチ １６２、１６４、１６
６・・・・・・ワイヤ １６８・・・・・・遊び歯車 １７０・・
・・・・ギア １７２・・・・・・スリップクラッチ １７４、１７６・・・・・・ギア １８０・・・・・・電位差計
１９０・・・・・・変換器回転用リミットストップピン
１９２・・・・・・開口 ２００・・・・・・写像平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ・ピー・グルーナー アメリカ合衆国98275ワシントン州、ムキ ルテオ、第125番プレース・エス・ダブリ ュー 5419番 (72)発明者 ジョン・ディー・フレイザー アメリカ合衆国98072ワシントン州、ウッ ディンビル、エヌ・イー 第191番ストリ ート 19737番 (72)発明者 ロック・グエン アメリカ合衆国98012ワシントン州、ボゼ ル、第171番プレース・エス・イー 2413 番 (72)発明者 シェリー・パウエル アメリカ合衆国98038ワシントン州、メー プルバレー、ダブリュー・レイク・ウィル ダネス・ドライブ・エス・イー 25828番 (72)発明者 ティモシー・アール・サベジ アメリカ合衆国98052ワシントン州、レド モンド、エヌ・イー 第83番ストリート 13560番

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 体腔内から超音波走査するための、その
    末端部分に設けられた圧電性変換器を有する超音波変換
    器探触子であって、体内にある間常に２方向に動くこと
    ができる該変換器が： 第１の速度と、この第１の速度
    よりも遅い第２の速度で、各方向に該変換器を動かす手
    段を含む、該２方向のそれぞれの変換器の動きを制御す
    る制御手段を有することを特徴とする超音波変換器探触
    子。
  2. 【請求項２】 体腔内から超音波走査するための、その
    末端部分に圧電性変換器を有する超音波変換器探触子で
    あって、予め定められた位置に関して２方向に動くこと
    ができる該変換器が： そのときの位置から、該予め定
    められた位置に変換器を自動的に動かすための、使用者
    が可動化することができる、手段を含む、該２方向のそ
    れぞれの交換器の動きを制御する制御手段を有すること
    を特徴とする超音波変換器探触子。
  3. 【請求項３】 その末端部分に、超音波エネルギーで患
    者を走査するための圧電性変換器を有する超音波変換器
    探触子であって、超音波エネルギーが発射される送波面
    を有する該変換器が： 該変換器の該送波面を覆い、か
    つ外側の、患者に接触する表面を有する音響レンズ；
    および前記変換器の前記送波面と前記レンズの患者と接
    触する表面との間に配置され、かつ前記圧電性変換器が
    発生する熱を放散するための、前記送波面の実質的領域
    を覆う被覆層を有することを特徴とする超音波変換器探
    触子。
  4. 【請求項４】 その末端部分に、体腔内から超音波走査
    をするための圧電性変換器を有する超音波変換器探触子
    であって、体内にある間常に２方向に動くことができる
    当該末端部分が： 当該末端部分に接続する屈曲可能な
    接合部分；前記接合部分に接続する胃内視鏡管部分；
    および、前記接合部分の動きの範囲を、前記２方向のそ
    れぞれについて限定するための、制御手段と共に配置さ
    れたリミットストップを含む、該胃内視鏡管部分に結合
    し、前記２方向についての前記接合部分の動きを制御す
    るために前記接合部分に接続する制御手段を有すること
    を特徴とする超音波変換器探触子。
  5. 【請求項５】 体腔内から超音波走査をするための、そ
    の末端部分に圧電性変換器を有する超音波変換器探触子
    であって、体内にある間常に２方向に動くことができる
    該末端部分が： 前記末端部分に接続する屈曲可能な接
    合部分； 前記接合部分に接続する胃内視鏡管部分；
    および、該胃内視鏡管部分に結合し、前記接合部分の動
    きを制御するために前記接合部分に接続する制御手段を
    有し；そしてさらに、体内にあるときに、そのときの位
    置に前記接合部分を固定する手段、この固定手段は、特
    定のアーチ状の位置に固定されている状態で、体の通路
    から前記接合部分を取り出そうとする場合には、前記特
    定のアーチ状の位置に前記接合部分を維持することがで
    きなくなる、を有することを特徴とする超音波変換器探
    触子。
  6. 【請求項６】 体腔内から超音波走査するための、その
    末端部分に圧電性変換器を有する超音波変換器探触子で
    あって、該末端部分に対して動くことができる該変換器
    が： 該末端部分に接続する胃内視鏡管部分； 前記変
    換器に活性化信号を供給し、前記変換器により受波され
    た超音波信号を超音波信号処理システムに送信するため
    の、前記胃内視鏡管部分を通じて延び、前記変換器に接
    続する電気配線； および、胃内視鏡管部分に結合し、
    前記変換器の動きを制御するために、前記末端部分に接
    続する制御手段を有し、そしてさらに： 前記胃内視鏡
    管部分から末端部分を切り離し、そして再接続するコネ
    クタ手段を有することを特徴とする超音波変換器探触
    子。
  7. 【請求項７】 体腔内から超音波走査をするための、そ
    の末端部分に圧電性変換器を有する超音波変換器探触子
    であって、体内にある間常に２方向に動くことができる
    該末端部分が： 該末端部分に接続する屈曲可能な接合
    部分； 前記接合部分に接続する胃内視鏡管部分； お
    よび、該胃内視鏡管部分に結合し、前記接合部分の動き
    を制御するための、前記接合部分に接続する制御手段を
    有し、そしてさらに： 体内にあるときに、そのときの
    位置に前記接合部分を固定する手段； および、前記接
    合部分固定手段の固定化に応答して、前記接合部分が固
    定されていることを示す指示信号を表示する手段を有す
    ることを特徴とする超音波変換器探触子。
  8. 【請求項８】 体腔内から超音波走査をするための、そ
    の末端部分に圧電性変換器を有する超音波変換器探触子
    であって、体内にある間常に２方向に動くことができる
    該末端部分が： 前記末端部分に接続する屈曲可能な接
    合部分； 前記接合部分に接続する胃内視鏡管部分；
    および、該胃内視鏡管部分に結合し、前記接合部分の動
    きを制御するために前記接合部分に接続する制御手段を
    有し、ここに前記接合部分はさらに： 互いに直交して
    互い違いに並ぶ旋回心軸で相互接続された多数の円筒形
    リンクからなり、ここに各リンクは、対交する旋回リミ
    ットストップを通って延びる旋回心軸が１つの相互接続
    するリンクから次へと互い違いになるように、該リンク
    の旋回心軸により分けられている該リンクの両側面で互
    いに対交する旋回リミットストップを有することを特徴
    とする超音波変換器探触子。
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