JPS5841534A - 体腔内超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、複数の超音波振動子を往復回動運動する回
転軸の回つに取り付け、往復回動運動に同期してこれら
超音波撮動子を切換えて使用することＫより、広角度の
走査を可能にする体腔内超音波診断装置に関するもので
ある。

近年、超音波を利用して対象物に関する情報を得る手段
が、医学の分野においても広（使用されるに到っている
。

第１図は、従来の体腔内超音波診断装置の全体を示す概
略正面図であり、第２図は、第１図の先端構成部を示す
断面図であり、これらの図を参照し【、従来例の構成を
以下に説明する。

これらの図において、符号ｌは内視鏡２の先端側に超音
波撮動子を往復回動運動させる駆動部を収容する先端構
成部で、内視鏡２の他端側は操作部３と接続されている
。

前記操作部３には、信号伝達用のケーブル４が付設され
て図示しない信号処理する回路系と接続され、又この操
作部３の略中央に取り付けられた操作ノブ５を操作する
ことによって内視鏡２を湾曲操作ができるよう処され、
操作部３の端部には観察用の光学像を結像するための接
眼部６か形成されている。

前記先端構成部１と隣接する内視鏡２の先端部には、次
のよ５な叫察光学系が配設収容されている。即ち、先端
構成部１と隣接してライトガイド１の湾曲された端面は
、照明光を操作部３側から伝達して出射する出射面とさ
れている。

この出射面から照射された光を取り込んで光学像を結像
する光学結像系は、前記ライトガイドフの出射端とｌｌ
Ｋ接して配設収容された直角プリズム８．結像レンズ系
９等により形成されている。

前記先端構成部１は内視鏡２の先端部に、金輌等で形成
された容器内に超音波振動子１１を往復回動運動する以
下に述べる駆動部が収容されている。

先端構成部１の略中夫には磁界の影響を受けに（い材質
で形成された円筒状の回転軸１２を円柱状の鉄心！１の
中心部に透孔を設け、との透孔に該回転軸１２に挿通す
る等して、鉄心１３を回動自在に回転軸１２に取り付け
られている。

この鉄心１３の円筒状外周に近接して、円筒形状を縦に
二つ割りした一対の永久磁石！４が容器内壁に固着され
、電流を通じることによつ【鉄心１３を磁化できるよう
に、鉄心１３にはコイルＩＳか壱Ｍ形成されている。こ
のコイル１５の一端は回転軸ＩＺＫ接続され、この回転
軸１２は、リン青銅郷で形成された渦巻き状の動力制御
ばね１６と接続されている。前記コイル１５のされ、こ
の絶縁リング１テは、導電性の接触ブラシ１８と回転の
際常に当接するように構成されている。

このように鉄心１３の両側に動力制御ばね１６及び接触
ブラシ１８と当接する絶縁リング１７が取り付けられた
回転軸１２　Ｋは、さらにこれらの両側に軸受け１９．
２０で支持され、これら軸受け１９．２Ｑは、内壁と当
接して又は内壁に周囲を固定された軸受支持台２１．２
２でそれぞれ支持固定されている。

回転軸１２の一方の端部忙は、超音波パルスの送受面と
なる片面か回転軸１２と垂直になるようにして超音波振
動子１１及び超音波振動子１１の他方の片面に接着され
た音波吸収用のダンパー材２３とが取り付けられている
。

これら超音波振動子１１の周囲のバルーン２４内には、
超音波を伝達するオリーブ油等の超音波伝達媒体２５で
充満できるようＫ、軸受支持台２１に先端部か突設固定
された給油管２６を経て、伝達媒体２５を供給されるよ
うに′！Ｒ成されている。

前記超音波パルス１１には中空の円筒状回転軸１２の内
側を通って信号伝達用のケーブル４が挿通され、このケ
ーブル４は内視鏡ｚの略中央部を通り、回転軸１２の他
端にまで配設された可撓管２７内をさら（通って操作部
３から図示しない信号処理する回路系に接続され℃いる
。

以上のように構成された駆動部を有する従来例の動作は
以下のよ’ＳＫなる。

往復囲動運動させるための正弦波状の電気信号が接触ブ
ラシ１８及び動力制御ばね１６を経て鉄心１１に巻回さ
れたコイル１５に供給されると、鉄心１３は磁化されて
永久磁石１４間に回転力が働き、渦巻き状の動力制御ば
ね１６の弾性力に逆らって鉄心１３は回転軸１２０回り
に数１０度１転（回動）する、すると鉄心１３はまもな
（逆方向に磁化されると共に１動力制御ばね１６の弾性
力によって回転軸１２は逆方向に回動し、これはさらに
逆方向つまり最初と同じ方向に回動するという具合に往
復回動運動することＫなる。従って回転軸１２の先端に
取り付けられた超音波振動子１１も往復回動運するので
、この往復囲動運動に同期して、ケーブル４を経て直流
パルスを超音波振動子１１に供給し、超音波ハルスヲそ
の出射面から伝達媒体２５、バ／Ｉ／−７２４を経て矢
印ムで示すように回転軸１２　と垂直方向にセクタ状Ｋ
ａ次出射する。セクタ状に順次出射された超音波パルス
は音響インピーダンスの不連続境界面で反射されて再び
超音波振動子１１に入射（受信）され１、電気信号に変
換されてケーブル４’＆経て増幅、信号処理等を行って
映像信号とされ、これら各走査線による反射像によって
対象物に対する超音波断層像が形成されることＫなる。

しかしながら、上述のような構成による超音波振動子１
１の配置では、広いセクタ走査角を取ることはできない
。上記の往復向ζ連動によろ超音波振動子１１の走査手
段は効率良く、構成も小型化でき有用であるが、コイル
１５　を巻回して回転可能とする鉄心１３の周囲に二つ
割りした一対の永久磁石１４を配ｌ、するという上述の
磁気回路の構成上、９０度以上の走査角度で安定に往復
回転運動させることは難しい。そのため、どうしても最
大限９０度程度の走査角に限られてしまい、広い走査角
に亘る超音波断層像を得ることができない。

達識体２ｓの液体中を往復回動運動して走査するため、
その時の摩擦抵抗か太ぎくなり、負荷が大きくなると共
に往復回動運動の速度を大きくするＫは、永久磁石１４
．鉄心１３Ｉ４の回転駆動系の形状を太き（しなければ
ならないので体腔内用としては不都合なものである。

こＣ）発明は上述した点Ｋかんかみてなされたもので、
往復回動運動する回転軸に複数の超音波銀−子を固定し
、これら超音波振動子を往復回動運動に同期して切換え
て作動させることにより、広い走査角度を可能にすると
共に、往復回動運動する際の摩擦抵抗の低減化を可能に
する体腔内超音波診断装置を提供することを目的とする
。

以下図面を参照して説明する。

第３図はこＣ）発明の先端構成部の構造を示す断面図で
あり、＠４図及び第５図はこの発明の要部となる走査用
超音波振動子の一実施例の構造を示す斜視図及び断面図
である。

これらの図において、前述の従来例と異る点は、先端構
成部１内の回転軸１２の先端に固定された支持台３１　
Ｋ二個の円板状の超音波振動子３２．３３か取り付けら
れている点である。

前記支持台３１は、蓋付きの円環状外枠を中心を外して
対称的に縦に二回垂直に切断して四つ割りにした最も大
きい形状物に音波吸収用のダンパー材３４が充填され、
このダンノ（−材３４で充填された互いに垂直となる切
断面の中央部に超音波振動子３２．３３か押圧するよう
にして接着固定され、円板状超音波振動子３２．３３の
ダンパー材３４と当接しない側の各面か超音波の送受面
となるようく形成されている。このように二つの超音波
振動子３２．３３が取り付けられた支持台３１はｔＫ４
図のＢ　−Ｂ’線断面図か第５図に示すように扇形形状
となる。

るように支持台３１は回転軸１２の先端部に固定されて
いる。

これら各超音波振動子３２．３３は、往復回動運動の際
切換え【使用できるように、回転軸１２の中空部及び可
撓管２丁内を挿通する信号伝達用の各ケープ＾３５．＄
５’を介して外部の信号処理する回路系と接続され【い
る。

このように構成された先端構成部１において、永久磁石
１４の内側にコイル１５を巻回した鉄心１３を取りつけ
た回転軸１２が１例えば９０度の往復回動運動すると、
各超音波振動子３２．３３の各超音波送受画はそれぞれ
直角（垂直）となる送受（走査）方向を保ちつつｉｔｏ
度往復往復回動運動い、両者による走査角度は１８０度
となる。

この様子を第６図にて説明する。今、各超音波振動子３
２．３８の走査方向か（互いに直角である）ｓ２人、３
３ムである状態から矢印Ｃの方向Ｋ　９０度とか一致し
、全走査範囲３１Ａ→３２Ｂ（３３ム）→３３１１は１
＠０度となる。従ってそれぞれの超音波振動子８２．Ｂ
８か互いに９０度の走査を行う際に交互に超音波振動子
３２．３３を使用し、表示する際に両者の走査像を９０
度離間することにすれば、上述のように１８０度の走査
角度によろ超音波パルスな得ることを可能にで舞る。

上述したものは各超音波振動子３２．３３の走査方向が
９０１ｆの場合について述べであるが、この角度に限定
されるものでなく、一般に単一の超音波振動子を用いた
場合の走査角を２倍にすることができる。第７図は往復
回動運動するための駆動部Ｖｔ電気に駆動する手段と同
期して、二個の超音波振動子３２．３３を交互に切換え
て超音波パルスを送受し、信号処理を行う駆動回路を示
すブロック図であり、この駆動回路は以下のように構成
されている。

正弦波状の電気信号を発生する発振器４１は、各超音波
振動子３２．３３を往復回動運動する駆動部４２内のコ
イル１５に上記電気信号を供給できさせると共に、この
運動に同期して制御回路４３Ｋｌｉ号を供給できるよう
に構成されている。

制御回路４３は、連動するダイオードあるいはトランジ
スタ等により形成された二つの切換えスイッチ４４．４
５を制御し、一方の切換えスイッチ４４によって各超音
波振動子３２．３３にそれぞれ超音波パルス発生用の直
流パルスを供給するように接続された送信回路４６．４
７の動作を交互に順次選択し、同時に他方の連動する切
換えスイッチ４５によって前記各超音波撮動子３２゜Ｒ
３Ｋよって出射され、対象物体等から反射し、入射され
た超音波エコー信号を前記各超音波振動子３２．３３で
交互ＫＪＩＩ次電気信号に変換し、これを順次高周波増
幅回路４８等で処理して断層像を表示できるように構成
されている。

即ち、切換えスイッチ４５の共通端は増幅及びダイナ電
ツクレンジ拡大用の対数圧縮する高周波増幅回路４Ｂを
介して検波回路４９の入力端に接続され、この検波回路
の出力端は８ＴＣ，ＡＧＣ尋の信号処理をする信号処理
回路５０を介して表示用の■モニタ５１の入力端に接続
されている。

一方、前記駆動部４２から供給される信号で動作する制
御回路４３は、超音波振動子３２．３３の回転振動に同
期して、掃引用の信号を発生するスイープ発生回路５２
の掃引信号を制御し、このスイープ発生回路５２は、制
御された掃引用のＸ偏向信号出力及びＹ偏向信号出力を
表示用の■モニタ５１のＸ軸及びＹ軸にそれぞれ供給し
て、セクタ状の走査線を発生させるように構成されてい
る。

父、制御回路４３は信号処理回路５０に信号を出力して
前記ＳＴＣの調！Ｉを行えるように構成されている。

前記スイープ発生回路５２によってｎ′モニタ５１　Ｋ
供給されてＸ偏向及びＹ偏向出力信号によって形成され
る走査線は、二個の各超音波振動子３２．３３から別々
に例えば９０度（これは二つの超音波振動子３２．３３
の両送受面のなす角度に合わせる。）の間隔を保って１
フレ一ム分に相当する走査線を形成するように構成され
ているＯ 以上のように形成された駆動回路を有する（この発明の
）実施例の動作を以下に説明する。

先ず発掘器４１により正弦波信号な駆動部４２内のコイ
Ａ／１５　Ｋ供給して回転軸１２を往復回動運動させる
ことによって、この回転軸１２　　先端Ｋｌ’ｉ！ｉｆ
定された超音波振動子３２．３３も同様に往復回動運動
する。

駆動部４２が駆動されると、駆動部４２は制御回路４３
に信号を供給する。すると制御回路４３はこの往復回動
運動に同期して連動する一方の切換えスイッチ４４を交
互に切換えて、送信口＠４７．４８を交互に作動させる
。作動された各送信回路４７．４８は交互にパルス信号
を超音波振動子３２．３３　Ｋそれぞれ供給して、順次
超音波ノくルスをその送受面から対象物に向けて放射状
に出射する。この際、各超音波揚動子３２．３３から交
互に出射される超音波パルスは略９ｏ度の角度差を保ち
、両方の走査角度（範囲）は従来例の二倍となる。

このようにして対象物に出射された超音波パルスは、伝
播中に音響インピーダンスの不連続境界面で反射され１
反射された超音波エコー信号は再び各超音波揚動子３２
．３３に受信されてそれぞれ電気信号に変換される。受
信され、変換された電気信号は、送信時における一方の
切換えスイッチ４４と連動して切換え制御される他方の
切換えスイッチ４５を経て、高周波増幅回路４８に入力
されｂｏここで増１賜及び対数圧縮された受信信号は、
検波されて後信号処理回路ｆＩＯにて（抜段のｃ′モニ
タ５１によって表示する際）、距離に犬き（依存するエ
コー信号の強度を適切なレベルに調整するＳＴＣ、及び
入力信号を適切な表示レベルの信号出力となるように自
動的に調整するＡＧＣ等の信号処珈を行った後、罫モニ
タ５１に供給する。

一方、制御回路４３によってスイープ発生回路５２は各
超音波振動子３２．３３　Ｋ対応したＸ偏向及びＹ偏向
信号をｌｂ力し、これら偏向出力は両超音波＆動子３２
．３３　Ｋ対し、例えば９０度の走査角を保って順次走
査するので、各超音波振動子Ｎ２．３Ｎか９０［回動す
ると、訂モ＝り５１に表示される超音波断層像は両超音
波振動子９２．３３による合成の超音波断層像となるの
で１８０度の走査角度についての超音波断層像が得られ
る。二部の超音波撮動子３２．３３面のなす角度か９０
度でない場合には単一の超音波振動子を用いた場合の二
倍の走査角度となる。

上述の実施例に限らず５例えば四個σ〕超音波振動子を
隣り合う各超音波の送受面か互いに直交するようＫ形成
し、その内側にダンパー材を充填した構造のものを回転
軸１２に取り付け、一方駆動回路側はこれら各超音波振
動子を１！ｉ次切換えて超音波の送信及び受信処理でき
ろように構成すれば、３６０度の走査角度に対する超音
波断層像を得ることができる。この場合には各超音波振
動子によって受信されｙ：信号な表示する場合各層音波
振動子について０度、９０度。

１８０度、２７０度郷０ように走査角度を保って走査し
なければならないことは官５までもない。

さらにこの例に限らず三個超音波嵌動子を用いるように
して１８０度より広い走査角を有する超音波断層像を得
ることができるし、五個以上用いることもできろ。

上述の超音波振動子３２．３３等の形状は勿論円板状の
ものに駆足されるものでな（、他の形状でも良い。

これら複数の超音波振動子３２．３３等を用いると、構
造上超音波の伝達媒体２５中において、往復同動運動す
る際の摩擦抵抗を単一の場合のものより小さくできるの
で、永久磁石１４、鉄心１３等で形成される回転駆動系
を小さくしても充分駆動できるよう処することができる
という利点もある。

以上述べた実施例においては、複数の超音波振動子３２
．３３等が１走査線毎に順次切換えられるように構成し
であるが、場合によっては複数の走査線毎ＫＷＡ次切換
えても良い、これら単数又は複数の走査線毎に切換え走
査する場合■モニタ５１　Ｋ形成される超音波断層像が
ちらついたり、あるいは１フレ一ム分の走査線数が少（
なる場合には往復回動運動する駆動系を速（あるいは遅
く往復回動するよ５Ｋｔｊ１４整昏釦か↓剥挺すれば良
い。

上述のように駆動系の回転（回動）速度を調整し離い場
合には次のように超音波を走査する回路側で調整するこ
ともできる。

説明上前述した二個の超音波振動子３２．３３を用いた
場合について述べる。

先ず１７レーム毎の走査線が少い場合にこれを多くする
実施例について述べる。

前述のように二個の超音波振動子３２．３３で広角度の
走査に対する超音波断層像な得ると、一般Ｋｌフレーム
に対する走査線数は単一の場合に比べて変化ないか、広
角度の走査をするととくより分解能は減少する。

このような場合例えば往路の回動運動で１フレ一ム分の
超音波断層像を得たならば、復路の・回動運動で前記往
路の際の走査線の間を補うように走査するようにすれば
実質的に分解能な高めることかできる。さらに分解能を
高めるＫは上述のことを複数の往復運動に対しｌフレー
ム分の超音波断層像が得られるように形成すれば良い。

他の数の超音波振動子を用いた場合も略同様となる。

尚上述の各実施例とは異り、往路、復路毎Ｋ又は選択的
に超音波振動子３２　、３３咎を切換えて使用すること
もできる。この場合の効果的使用例としては、先ず最初
前述のように通常の走査線毎に超音波振動子３２．３３
等を切換えて使用し、対象物の全体的な超音波断層像を
得てから所望とする部分の超音波断層像を単一（あるい
は複数）の超音波振動子を選択的に用いて得ることがで
きる。この場合には内視鏡２を回転操作することなく所
望とする鮮明な超音波断層像を得ることができる。

尚、この発明は内視鏡に付設して用いられる例に限らず
、先端構成部１を付設あるいは収容できるものであれば
他の装置その他虻も適用できる。

以上述べたようにこの発明によれば往復回動運動する回
転軸に複数の超音波振動子を取り付け、これら超音波振
動子により順次あるいは選択的に出射された超音波パル
スの反射超音波を受信して表示できるようにし【あるの
で、広い走査角な有する超音波断層像を得ることができ
ると共に、回転軸に取り付けられた前記複数の超音波振
動子は超音波伝達媒体中での往復回動運動する際の摩擦
抵抗を低減化できるので、駆動系に対する負荷を軽減し
駆動系をより小型化することも可能であるという利点も
ある。

【図面の簡単な説明】

＃Ｉ１図は従来の体腔内超音波診断装置の全体を示す概
略正面図、第２図は菖１図の先端構成部の構成を拡大し
て示す断ｍ図、第３囮はこの発明に係る先端構成部の構
成を示す断面図、第４図はこの発明の要部となる走査用
の超音波振動子の一実施例を示す斜視図、第５図は第４
図のＢ　−Ｂ’線断面図、＠６図は第５図に示す超音波
振動子によって走査される走査＠８を示す説明図、第７
図はこの発明に係る駆動系を電気的に駆動する駆動回路
を示すブロック囚である。 ３１−支持台　　　　　３２．３３−超音波振動子３４
・・・ダンパー材　　４１・−・発振器４２・・・駆動
部　　　　　４３−・・制御回路４４．４５−切換えス
イッチ４６．４７・・・送信回路４８・・・高周波増幅
回ｊｌ！１４９−・・検波回路５０・−信号処狸回路　
　５１．・・ｎ′モニタ５２・・・スィーブ発生回路 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管状容器内に回転軸を往復回動運動させる駆動部
   と、該回転軸に装着される複数の超音波振動子と、これ
   ら超音波撮動子に超音波パルス発生用のパルス信号を順
   次又は選択的に供給する手段と、該パルス信号を供給す
   る手段に連動してこれら超音波振動子に受信された信号
   を増幅し、各掃引信号に同期して表示する手段とを具備
   することを詩情とする体腔内超音波診断装置。
2. （２）前記回転軸に装着される複数の超音波振動子は巴
   柱形を中心軸から離間して縦に三箇所、９０度の角度を
   なして互いに対称的に切断した形状物のこれら三箇所の
   切断面にそれぞれ超音波振動子を固定するように構成し
   たことを特徴とする特許精求の範囲第１項記載の体腔内
   超音波診断装置。