JPS6137946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、体腔内に挿入してその周辺の臓器
を超音波診断する体腔内挿入超音波診断装置に関
する。

近時、この体腔内に挿入して対象の至近距離か
ら超音波を発受信することにより、超音波診断す
る超音波診断装置は、体外からの超音波診断のむ
ずかしい深部臓器に対してきわめて有効な手段で
あることから着目されている。従来知られている
超音波診断装置は操作部と挿入部からなり、挿入
部の先端構成部内には振動子などの超音波発受信
子を組み込んだものである。挿入部が剛体である
場合には操作部に回転駆動部を設けても、その挿
入部全体ごと回転させることにより振動子の方向
を変え、超音波ビームの方向を正確に制御でき
る。一方、挿入部が可撓性のものである場合、操
作部の回転駆動部の回転力を先端構成部に伝達す
るにあたり、可撓性の伝達体を用いなければなら
ず、その伝達体のねじれや撓み具合の差が周囲か
ら受ける摩擦抵孔に差を生じ、回転速度にむらが
生じるため超音波断層像に歪を生じるという不都
合がある。そこで、回転駆動部を挿入部の先端構
成部内に設けることも考えられるが、挿入部の先
端構成部が非常に大きくなり、体腔内に挿入不可
能になる。また、回転駆動源としてパルスモータ
を使用し、これで振動子を動かすとともに、その
駆動パルスを位置情報として利用する方式も考え
られたが、この場合にも先端構成部が大きくな
り、しかも、１駆動パルス当りの振動子の変位が
ある程度大きいものにしか利用できないため、断
層像が非常に荒いものとなる。

この発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、通常挿入困難な体
腔内にも容易に挿入してその周辺の深部臓器を超
音波診断できるとともに、その超音波診断に必要
な超音波ビームを高精度に走査制御し、位置情報
の狂いのない良好な診断ができる体腔内挿入超音
波診断装置を提供することにある。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。

第１図ないし第５図は第１の実施例を示し、第
１図中１はその体腔内挿入超音波診断装置の操作
部であり、この操作部１には可撓性の挿入部２が
連結されている。上記挿入部２は可撓管３の先端
に湾曲管４を介して先端構成部５を接続してな
り、湾曲管４は手元側の操作部１に設けた操作用
ノブ６によつて遠隔的に湾曲操作され、先端構成
部５の向きを調整選定できるようになつている。
さらに、操作部１には後述する超音波媒体７の注
入口体８と排出口体９が突出して設けられてい
る。

上記先端構成部５の先端には第２図に示すよう
にその側面に開口する超音波反射ミラー収容室１
０が形成されている。この収容室１０の先端側内
壁部分には、挿入部２の軸方向に沿い後方に向つ
て超音波ビームを発受信する超音波発受信子１１
が吸振材からなる超音波ダンパ１２を介して取り
付けられている。この超音波発受信子１１には信
号ケーブル１３の先端が接続されており、この信
号ケーブル１３の他端は挿入部２内の挿通路１４
を通じて操作部１側に導びかれるとともに、図示
しないパルス発生回路および増幅検波回路に接続
されている。また、上記増幅検波回路には、図示
しないブラウン管などから表示装置が接続されて
いる。

また、上記収容室１０の内部には、超音波発受
信子１１に対向して走査機構１５の超音波反射ミ
ラー１６が設置されている。超音波反射ミラー１
６は、第２図で示すように上記先端構成部５にそ
の軸方向に沿つて設けた回転軸１７に取り付けら
れていて、収容室１０内において上記超音波発受
信子１１に対向しながら回転するようになつてい
る。さらに、超音波反射ミラー１６は、超音波発
受信子１１に対向するその反射面１８を先端構成
部５の軸方向に対し、たとえば45゜の角度で傾斜
させてなり、超音波発受信子１１から発振する超
音波を上記軸方向に対し直角方向に向けて反射す
るとともに、その反射エコーを受けて超音波発受
信子１１に向けて反射するようになつている。

また、上記回転軸１７は先端構成部５に設けた
後述する回転速度安定化手段１９を介して挿入部
２に内装された可撓性の動力伝達体２０に連動さ
れている。この動力伝達体２０は回転トルクを伝
えうる金属線螺旋密着コイルによつて構成され、
この動力伝達体２０は操作部１内に設置した超音
波ビーム走査用駆動源２１から回転力を受けて回
転するようになつている。さらに、上記動力伝達
体２０にはこの動力伝達体２０に嵌合し、これと
上記収容室１０を挿入部２の内部２２から流体密
に隔てるカバー部材２３が設けられている。そし
て、このカバー部材２３の一端部は上記先端構成
部５に突設された接続口体２４に嵌着され、他端
部は上記操作部１の隔壁に突設された接続口体２
５に嵌着されている。さらに、この接続口体２５
の内部には上記動力伝達体２０とカバー部材２３
とをシールするＯリングからなるシール部材２６
が装着されてる。

一方、上記先端構成部５には収容室１０の開口
窓２７を含めて先端部を包み込むようにバルーン
２８が装着されていて、このバルーン２８内に超
音波媒体７を充満させている。このバルーン２８
内に臨む先端構成部５の側壁には超音波媒体７の
注入口２９と排出口３０が設けられ、これらは挿
入部２に内装された注入管３１と排出管３２をそ
れぞれ介して操作部１の注入口体８と排出口体９
に連通されている。さらに、上記収容室１０内の
超音波反射ミラー１６の側面一部には細い帯状の
光反射ミラー３３が取付けられている。そして、
この光反射ミラー３３と対向する収容室１０の底
部には図示しない光源からの光を光反射ミラー３
３に照射する光信号送信フアイバー３４の出射面
３４ａと超音波反射ミラー１６の回転に伴つて光
反射ミラー３３が所定位置に回転してきたとき反
射された光を受光する光信号返信フアイバー３５
の入射面３５ａが対向して設けられている。そし
て、この光信号送信フアイバー３４と光信号返信
フアイバー３５ては可撓性チユーブ３６によつて
被覆され、挿入部２を通して光源と光信号検知装
置（いずれも図示しない。）に接続されている。
この光信号検知装置は上記光反射ミラー３３から
光信号返信フアイバー３５を介して返信された光
信号を上記ブラウン管などの表示装置に電気信号
を送ることによつて、その瞬間に上記超音波発受
信子１１が受信した超音波信号が上記表示装置の
所定位置に表示されるべき信号であることを識別
するようになつている。

つぎに、上記回転速度安定化手段１９について
第３図ないし第５図にもとづいて説明する。３７
は上記回転軸１７と連結する連結軸で、この連結
軸３７には歯車３８が設けられているとともに、
一端部には挿入穴３９が穿設されている。この挿
入穴３９の内周面には摩擦筒４０が装着され、こ
の摩擦筒４０には上記動力伝達体２０の先端部が
摺動可能に挿入されている。したがつて、動力伝
達体２０と超音波反射ミラー１６とは直結され
ず、摩擦筒４０を介して動力が伝動するようにな
つている。また、４１は回転速度安定化手段１９
を収納する収納室で、これは互いに離間する前壁
４２、後壁４３および側壁４４，４４によつて構
成され、かつ収納室４１の内部には中間壁４５が
設けられている。上記収納室４１の内部には前壁
４２と後壁４３との間で軸支された時計学でいう
ところのテンプ４６が設けられている。このテン
プ４６は慣性モーメントの大きなはずみ車である
テン輪４７と、一端がこのテン輪４７に固定さ
れ、他端が側壁４４に固定された渦巻ばねからな
るヒゲゼンマイ４８とから構成されている。そし
て、このテンプ４６はヒゲゼンマイ４８の巻上
げ、巻戻しにしたがい正確に一定周期の揺動を行
なうようになつている。また、４９は後壁４３と
中間壁４５との間に架設されたアンクル軸５０に
回動自在に枢支されたアンクルで、このアンクル
４９には上記テン輪４７のピン５１と係合するア
ーム５２が設けられている。そして、このアンク
ル４９はテン輪４７と同一周期でアンクル軸５０
を支点として揺動するようになつており、この揺
動範囲は後壁４３に突設された２本のストツパ５
３，５３によつて規制されている。さらに、上記
アンクル４９のアーム５２と反対側には入爪５４
と出爪５５がコ字状を形成するように突設されて
いる。そして、この入爪５４は停止面５６および
衝動面５７をもち、出爪５５は停止面５８および
衝動面５９をもつている。また、６０は前壁４２
と後壁４３との間に架設された支軸で、この支軸
６０の一端部には大歯車６１、他端部には雁木車
６２が嵌着されている。そして、この大歯車６１
は上記超音波反射ミラー１６と直結する連結軸３
７に設けた歯車３８と噛合していて、上記動力伝
達体２０を介して伝えられる回転トルクによつて
雁木車６２は常に同一方向（第５図矢印方向）へ
付勢されている。この雁木車６２にはその周面に
多数の歯６３……が設けられていて、上記アンク
ル４９の入爪５４及び出爪５５の一方ずつが揺動
にしたがつて互い違いに噛み合うように構成され
ている。

このように構成されたテンプ４６、アンクル４
９および雁木車６２の三者関係は順次つぎの各段
階を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返すよ
うになつている。

(1) 雁木車６２の歯６３が入爪５４の停止面５６
に衝突して雁木車６２は回転しない状態、 (2) (1)の状態から後壁４３が第５図上時計方向に
揺動したのち、雁木車６２の歯６３が入爪５４
の衝動面５７に摺動しながら回転する状態、 (3) アンクル４９の揺動がさらに進み雁木車６２
と入爪５４および出爪５５の接触が解除され、
雁木車６２がほぼ１ピツチ分自由に回転する状
態、 (4) 雁木車６２の歯６３が出爪５５の停止面５８
に衝突して雁木車６２は回転しない状態、 (5) テンプ４６およびアンクル４９の揺動方向が
逆転し少し揺動したのち雁木車６２の歯６３が
出爪５５の衝動面５９に摺動しながら回転する
状態、 (6) アンクル４９の逆向きの揺動がさらに進み雁
木車６２と入爪５４および出爪５５の接触が解
除され、雁木車６２がほぼ１ピツチ分自由に回
転する状態、 (7) 雁木車６２の歯６３が入爪５４の停止面５６
に衝突して雁木車６２は回転しない状態、すな
わち(1)の状態、 以上により雁木車６２の１ピツチ毎の送り速度
は、上記テンプ４６の正確に一定な周期運動に規
制されて正確に一定となる。したがつて、雁木車
６２と上記大歯車６１および歯車３８を介して係
合している上記超音波反射ミラー１６の回転速度
は正確に一定に保たれるように構成されている。
また、上記(2)において、上記動力伝達体２０によ
り伝えられる回転トルクが上記歯車３８および大
歯車６１、雁木車６２、アンクル４９およびテン
輪４７等を介して上記ヒゲゼンマイ４８に伝えら
れ、ヒゲゼンマイ４８を巻上げ、これにエネルギ
ーを蓄えることにより、上記(5)以下の逆向きの揺
動はヒゲゼンマイ４８のエネルギー放出現象であ
る巻戻しにより行なわれるように構成されてい
る。

つぎに、上述のように構成された体腔内挿入超
音波診断装置を用いて深部内臓の超音波診断する
場合について説明する。まず、先端構成部５を体
腔内たとえば胃内に挿入し、ついでバルーン２８
内に水等の超音波媒体７を充満してふくらませ
る。そして、収容室１０の開口窓２７側を診断し
ようとする深部内臓側の胃壁に寄せ、バルーン２
８を押し当てる。この状態を確認したところで、
前述した外部のパルス発生回路を作動させ、超音
波発受信子１１から超音波ビームはパルスを発振
させる。超音波ビームは、超音波反射ミラー１６
の反射面１８に当つて反射し、開口窓２７を通
り、人体組織中に伝播する。その組織中の部分た
とえば異常部分で反射する反射波は、再び上記超
音波反射ミラー１６の反射面１８に当つて反射
し、超音波発受信子１１に受信される。そして、
この受信した信号は信号ケーブル１３を通じて外
部の増幅検波回路に入り、その後表示装置に超音
波映像が表示される。

また、操作部１の超音波ビーム走査用駆動源２
１を作動し、動力伝達体２０を介して超音波反射
ミラー１６を回転することにより、上記超音波ビ
ームの方向を回転し、走査することができる。す
なわち、超音波反射ミラー１６の反射面１８は、
挿入部２の軸方向に対して45゜の角度で傾斜して
いるため、挿入部２の軸方向に対して直角な平面
内を放射状に走査し、したがつて、この平面が超
音波映像の断層面となる。

超音波映像を表示装置に表示するためには各々
の超音波反射波の強さ（振幅の大きさ）の情報と
ともに、それを表示すべき位置の情報を要する
が、これは超音波反射ミラー１６の回転角度を検
出することにより超音波ビームの方向を知ること
ができる。すなわち、超音波反射ミラー１６には
光反射ミラー３３が設けられているため、光源か
ら光信号送信フアイバー３４を介して光を照射す
ると、その光は光反射ミラー３３によつて反射し
て光信号返信フアイバー３５に入射し、この光信
号返信フアイバー３５を介して光信号検知装置に
送られる。したがつて、光信号検知装置に返信さ
れる光信号によつて、まず、その位置情報を表示
装置に送ることができる。つぎに、上記超音波ビ
ーム走査用駆動源２１によつて動力伝達体２０に
回転トルクを付与すると、この回転トルクは回転
速度安定化手段１９によつて正確な回転速度に補
正されたのち超音波反射ミラー１６に伝達され
る。そこで、超音波反射ミラー１６の回転に、上
記表示装置上で、超音波反射波の強度情報を表示
する位置の移動を予め同期させることにより、位
置情報と超音波反射波の強度情報とに狂いのない
同期した良好な超音波映像を得ることができる。
なお、超音波反射ミラー１６の１回転ごとに上記
光信号により位置情報の狂いを補正することも可
能である。

また、上記動力伝達体２０の先端部は上述した
回転速度安定化手段１９により規定される回転速
度以上の速度で回転する場合には摩擦筒４０との
間でスリツプする。したがつて、上記動力伝達体
２０の先端部が常に上記速度以上で回転できるよ
うにしておけば、挿入部２の彎曲状態に拘ず常に
一定速度で超音波反射ミラー１６が回転すること
になるが、超音波媒体７の漏れを防止する上記シ
ール部材２６が動力伝達体２０の基端部に設けら
れているため先端部には小さい回転トルクを送る
のみで所定以上の回転速度を得ることができる。

なお、上記第１の実施例においては、超音波反
射ミラー１６を回転自在に設け、超音波発受信子
１１からの超音波ビームを反射するようにした
が、回転軸１７にこの軸方向と直交する方向に超
音波を発受信する超音波発受信子を設けて回転さ
せるようにしてもよい。この場合の信号ケーブル
は公知の摺動接触する端子により超音波発受信子
に接続することができる。

また、動力伝達体２０を回転軸１７と連結する
連結軸３７に連動させるようにしたが、回転速度
安定化手段１９の雁木車６２の支軸６０に摩擦的
に係合するようにしてもよい。

さらに、回転軸１７と雁木車６２が同一の回転
速度で良い場合には、これら両者を同軸にしても
よい。

第６図および第７図はこの発明の第２の実施例
を示すもので、超音波反射ミラー１６を流体によ
つて回転するようにしたものである。６４は超音
波反射ミラー１６の回転軸１７に設けたプロペラ
で、これは収納室４１内に収納されている。プロ
ペラ６４の側方には動力伝達体としての流体噴出
用チユーブ６５の先端が対向して設けられている
とともに、プロペラ６４の後方には流体噴出用チ
ユーブ６６の先端が対向している。上記流体噴出
用チユーブ６５の末端は挿入部２内を通つて操作
部１内に設けた高圧ポンプ６７に、流体排出用チ
ユーブ６６の末端は同じく挿入部２内を通つて操
作部１内に設けた流体排出ポンプ６８に連結され
ている。

しかして、高圧ポンプ６７と流体排出ポンプ６
８を同時運転すると、流体噴出用チユーブ６５の
先端から連続的に流体が噴出してプロペラ６４に
あたる。したがつて、このプロペラ６４および超
音波反射ミラー１６を連接的に回転することがで
き、収納室４１内の流体は流体排出用チユーブ６
６によつて排出される。なお、プロペラ６４の回
転速度は前述した第１の実施例と同様の回転速度
安定化手段１９によつて正確な回転速度に補正さ
れる。

しかも、この第２の実施例の場合には、動力伝
達体として流体を用いたため、挿入部の彎曲の影
響が極めて少ないという利点がある。

以上説明したように、この発明によれば、操作
部に超音波ビーム走査用駆動源を設け、この駆動
源から動力伝達体を介して先端構成部に設けた超
音波ビームの走査機構に連動させ、かつこの先端
構成部に回転速度安定化手段を設けたから、挿入
部の彎曲状態にかかわらず、超音波ビームの走査
機構の走査速度を正確に一定化することができ
る。したがつて、位置情報の狂いによる歪のない
超音波映像を得ることができる。

さらに、動力伝達体を覆い、収容室および動力
伝達体を挿入部の内部から流体密に隔てるカバー
部材を設けるとともに、カバー部材と動力伝達体
とをシールするシール部材をそれらの基端部に設
けたから、超音波発受信子と対象租織表面の間を
流体からなる超音波媒体で充満して超音波の対象
組織表面に達するまでの伝播を良好にしながら、
かつ上記動力伝達体の先端部を所定以上の回転さ
せるために、先端部に伝えるべき回転トルクが小
さくてすむ。したがつて、動力伝達体を可撓性に
富んだ細径にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の第１の実施例
を示すもので、第１図は全体の斜視図、第２図は
操作部と先端構成部の縦断側面図、第３図は回転
軸と動力伝達体との連結構造を示す一部切欠した
側面図、第４図は回転速度安定化手段を拡大して
示す断面図、第５図は第４図の正面図、第６図お
よび第７図はこの発明の第２の実施例を示すもの
で、第６図は先端構成部の縦断側面図、第７図は
第６図の一部を拡大して示す断面図である。 １……操作部、２……挿入部、５……先端構成
部、１０……収容室、１１……超音波発受信子、
１５……走査機構、１９……回転速度安定化手
段、２０……動力伝達体、２１……超音波ビーム
走査用駆動源、２３……カバー部材、２６……シ
ール部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波ビーム走査用駆動源を設けた操作部
   と、この操作部に連結された可撓性の挿入部と、
   この挿入部の先端に設けた先端構成部と、この先
   端構成部に回転自在に設けられ超音波発受信子か
   ら発受信する超音波ビームを走査する走査機構
   と、上記挿入部に挿通され上記操作部に設けた駆
   動源からの動力を上記走査機構に伝達する動力伝
   達体と、上記先端構成部に設けられ上記走査機構
   の回転速度を制御する回転速度安定化手段とを具
   備したことを特徴とする体腔内挿入超音波診断装
   置。 ２ 回転速度安定化手段は、テンプとアンクルお
   よび雁木車とを主構成要素とし、上記雁木車を歯
   車を介して上記走査機構の回転軸に連動させたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の体腔
   内挿入超音波診断装置。 ３ 超音波ビーム走査用駆動源を設けた操作部
   と、この操作部に連結された可撓性の挿入部と、
   この挿入部の先端に設けた先端構成部と、この先
   端構成部に回転自在に設けられ超音波発受信子か
   ら発受信する超音波ビームを走査する走査機構
   と、同じく先端構成部に設けられ上記走査機構を
   収容する収容室と、上記挿入部に挿通され、上記
   操作部に設けた駆動源からの動力を上記走査機構
   に伝達する動力伝達体と、上記先端構成部に設け
   られ上記走査機構の回転速度を制御する回転速度
   安定化手段と、上記動力伝達体を覆い上記収容室
   および動力伝達体を挿入部の内部から流体密に隔
   てるカバー部材と、このカバー部材と動力伝達体
   とをそれらの基端部でシールするシール部材とを
   具備したことを特徴とする体腔内挿入超音波診断
   装置。