JP2891095B2 - メカニカルラジアル式超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、患者の体内等に挿入さ
れて、メカニカルラジアル走査により超音波診断を行う
超音波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡と同様、本体操作部に挿入部を連
設し、この挿入部を患者の体内に挿入して、体内壁から
超音波診断を行うようにした体内挿入型の超音波診断装
置は広く用いられているが、この種の超音波診断装置に
おいては、その走査方式として電子走査及びメカニカル
走査がある。また、メカニカル走査を行う場合における
走査方向としては、直線方向に超音波振動子を変位させ
るリニア走査と、回転方向に変位させるラジアル（乃至
コンベックス）走査とがある。ここで、メカニカルラジ
アル走査にあっては、超音波振動子を回転させて、所定
の角度毎にこの超音波振動子から超音波パルスを体内に
向けて送信し、体内の組織断層部分からの反射エコーを
受信する。そして、この受信送信は、信号処理部に伝送
されて、この信号処理部で所定の信号処理を行った上
で、モニタに超音波断層画像が表示されることになる。

【０００３】メカニカルラジアル走査を行う際には、超
音波振動子を回転駆動するために、モータ等の回転駆動
手段に接続される。ただし、挿入部の細径化の観点等か
ら、挿入部内には回転駆動手段を設けず、この挿入部に
連設した操作部内にモータを設置して、このように操作
部内に設けたモータと、挿入部の先端に設けられ、この
駆動手段により回転駆動される超音波振動子との間を回
転伝達手段を介して接続するように構成している。ここ
で、挿入部は体内の曲がった経路に挿入されることか
ら、それが軟性部材で形成され、回転伝達手段は柔軟性
を持っていなければならず、このために可撓性スリーブ
内に密巻きコイル状のフレキシブルシャフトを挿通させ
てなるコントロールケーブルが用いられる。

【０００４】ところで、メカニカルラジアル走査を行う
場合においては、超音波振動子の送受信制御を行うため
に、また超音波画像を形成するために、超音波振動子の
回転角度を検出する必要があり、このためにロータリエ
ンコーダ等の回転角検出機構が設けられるが、この回転
角検出機構もやはり操作部内に設けられており、回転伝
達手段としてコントロールケーブルを用いると、回転伝
達にむらが発生することがあり、このために送受信制御
の正確性が損なわれて、得られる超音波画像もゆがみ等
が発生するおそれがある。また、挿入部の長さが短い場
合はともかく、それが１ｍ以上というように長くなる
と、コントロールケーブルの回転伝達に対する抵抗が大
きくなり、モータの回転トルクをかなり大きくしなけれ
ば、円滑に回転力を伝達できない等といった問題点もあ
る。

【０００５】近年においては、外径が数ｃｍ乃至それ以
下の極めて小型のモータが開発されており、超音波振動
子の回転駆動用として、このような小型のモータを用い
れば、挿入部の先端部分にも内蔵できるようになる。従
って、超音波振動子をモータに直結できるから、小さな
回転トルクで、むらなく円滑に回転駆動できる。このよ
うに、超音波振動子を回転駆動するために、小型のモー
タを用いたものとしては、図３に示したように、挿入部
１の先端に装着した音響特性に優れた部材からなるキャ
ップ１ａ内にエンコーダ２付きのモータ３を内蔵させ、
このモータ３の回転軸３ａの先端に方形板状の回転体４
を連結し、この回転体４に超音波振動子５を取り付ける
ように構成したものが、従来から知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、モー
タ３の回転軸３ａに方形板状の回転体４を連結すると、
その全体の軸線方向の長さが長くなる。とりわけ、図に
示されているように、超音波内視鏡として構成する場合
には、前述した超音波観測機構に加えて、内視鏡観察機
構として、最低限照明窓６及び観察窓７を設け、さらに
は鉗子その他の処置具を導出するための処置具導出口８
等を設けなければならず、しかも観察窓７には、図示は
省略するが、対物レンズ等の光学系やテレビカメラ等の
撮像手段を装着しなければならない。これら超音波観測
機構及び内視鏡観察機構を構成する各部材には、曲げや
圧迫に対して脆弱な部材もあるために、剛性を持った硬
質部分内に設ける必要がありる。

【０００７】体内に挿入される挿入部としては、挿入操
作性及び患者の苦痛軽減という観点からは、その細径化
が要求されるだけでなく、先端における硬質部分の長さ
を短縮することも必要となる。然るに、挿入部のうち、
超音波観測機構を設けた先端側の部分から内視鏡観察機
構が設けられている部位までの長さが硬質の部分となる
が、超音波観測機構の装着部分が軸線方向に長いと、そ
れだけ体内への挿入操作性が悪くなり、かつ患者の苦痛
も増大する等といった問題点がある。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、モータに直結した超
音波振動子を有する超音波観測機構を挿入部の先端部分
に設けたメカニカルラジアル走査式超音波検査装置にお
いて、この超音波観測機構の軸線方向の長さを可及的に
短くすることによって、体内に挿入される挿入部におけ
る硬質部分の長さを短縮できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、モータの回転軸に回転体を連結して
設け、この回転体をモータ側に向けて延在させた取付部
を連設し、この取付部に超音波振動子を装着する構成と
したことをその特徴とするものである。

【００１０】

【作用】モータを小型化することによって、その外径が
小さくなり、挿入部の内部に収納させた時に、モータの
外径と挿入部の内径との間に隙間が生じる。そこで、こ
の間の隙間、即ち、モータ側に向けて回転体を延在させ
る。これによって、超音波観測機構が装着される硬質部
分の長さが著しく短縮できる。

【００１１】この回転体をモータの回転軸に連結される
連結部と、この連結部からモータを囲繞する方向に延在
させた円環状の周胴部とからなるカップ状に形成して、
この周胴部に取付部を設けて、超音波振動子を固定する
と、モータによる回転駆動はより円滑、かつ効率的に行
えるようになり、回転トルクを小さくできる。しかも、
円環状の取付部を超音波振動子の装着部を含めた回転方
向に全体にわたって等しい重量とすれば、さらに回転ト
ルクを小さくでき、モータをさらに小型化できることに
なるから、単に挿入部における硬質部の長さだけでな
く、外径寸法も短縮でき、その細径化が図られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、本実施例においては、超音波診断装
置として、超音波観測機構と内視鏡観察機構とを備えた
超音波内視鏡として構成したものを示すが、本発明はこ
の超音波内視鏡として構成するものだけでなく、内視鏡
観察機構を備えていないものにも適用できることは言う
までもない。

【００１３】而して、図１に超音波内視鏡の先端部分の
断面を示し、また図２に超音波観測機構の分解斜視図を
それぞれ示す。図中において、１０は挿入部であって、
この挿入部１０は、図示は省略するが、周知のように、
本体操作部に連設されており、この本体操作部への連設
部分から大半の長さ部分は挿入経路に沿って曲がるよう
にした軟性部である。この軟性部の先端部分にはアング
ル部１１が連設され、さらにこのアングル部１１には先
端硬質部１２が連設されている。先端硬質部１２は、内
視鏡観察機構２０を装着した基端側の内視鏡機構部１２
ａと、超音波観測機構３０を装着した先端側の超音波機
構部１２ｂとから構成されている。

【００１４】内視鏡観察機構２０はとしては、挿入部１
０内に挿通した光学繊維束からなり、照明光を伝送する
ライトガイド２１を有し、このライトガイド２１の先端
は先端硬質部１２における内視鏡機構部１２ａの側面部
分に設けた照明窓２２に装着した照明用レンズ２３に臨
んでいる。そして、観察機構として、観察窓２４が設け
られており、この観察窓２４には対物レンズ２５が装着
されている。この対物レンズ２５にはプリズム２６が接
合されており、このプリズム２６によって光路が９０°
変更されるようになっている。プリズム２６には固体撮
像素子２７が装着されており、照明窓２２を介しての照
明下で、体内壁からの反射光が固体撮像素子２７が露光
されるようになっている。このようにして固体撮像素子
２７に蓄積された電荷は、ケーブル２８を介して外部に
取り出されて、プロセッサ（図示せず）に伝送され、こ
のプロセッサにより所定の信号処理が行われて、モニタ
に体内の映像が表示されるようになっている。これら以
外にも、図示は省略するが、鉗子その他の処置具を挿通
するための処置具挿通チャンネルや観察窓２４が汚れた
場合に、それを洗浄するための送気送水路等が形成され
ている。

【００１５】次に、超音波観測機構３０は、超音波振動
子３１を有し、この超音波振動子３１は回転体３２に固
定して設けられている。回転体３２は円形の天蓋部３２
ａに円環状の周胴部３２ｂを連設することによりカップ
状に形成され、周胴部３２ｂの外面側には超音波振動子
３１を固定するための座となる取付部３３が形成されて
いる。ここで、周胴部３２ｂは、取付部３３に超音波振
動子３１を装着した状態で、その回転方向の全体にわた
って均一な重量を持たせるようにしている。

【００１６】３４はモータであって、このモータ３４は
超音波振動子３１をメカニカルラジアル走査を行わせる
ように駆動するためのものである。また、モータ３４に
はエンコーダ３５が一体的に設けられており、このエン
コーダ３５により超音波振動子３１の回転角を検出でき
るようになっている。回転体３２の周胴部３２ｂの内径
は、モータ３４の外径より僅かに大きくなっており、ま
た天蓋部３２ａの中心部にはモータ３４の回転軸３４ａ
を挿通するための透孔３６が穿設されている。回転体３
２は、その天蓋部３２ａがモータ３４の回転軸３４ａに
挿通され、この状態で、固定用のビス３７を回転軸３４
ａに穿設した挿通孔３８に螺挿することによって、モー
タ３４に連結されるようになっている。そして、回転体
３２の周胴部３２ｂに設けた超音波振動子３１に接続さ
れる配線３９は、ビス３７内に挿通されており、このビ
ス３７の脚杆３７ａはモータ３４の回転軸３４ａを貫通
して延び、エンコーダ３５内の部位に設けたコネクタ
（図示せず）に接続されるようになっている。

【００１７】先端硬質部１２における内視鏡機構部１２
ａの本体部分は硬質部材で形成されて、それにライトガ
イド２１，照明用レンズ２３や、対物レンズ２５等の部
材が固定されている。一方、超音波機構部１２ｂは音響
特性に優れた部材からなるキャップで形成されて、内部
は密閉状態となっている。そして、この超音波機構部１
２ｂ内には超音波振動子３１から送受信される超音波信
号の減衰を抑制するために、例えば流動パラフィン等の
超音波伝達媒体が封入される。この超音波伝達媒体の供
給を可能ならしめるために、超音波機構部１２ｂの先端
面には媒体供給口４０が形成されており、この媒体供給
口４０は栓部材４１を螺挿することにより閉塞できるよ
うになっている。

【００１８】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、このように超音波振動子３１を、その回転駆動
手段であるモータ３４に直結し、かつこのモータ３４に
エンコーダ３５を一体に設けているから、モータ３４に
よる超音波振動子３１の回転を遅れやむらが生じること
なく、極めて円滑に行わせることができ、しかもこの回
転中で超音波振動子３１の超音波パルスの送受信制御を
行うのに必要な回転角の検出もエンコーダ３５により極
めて正確に行える。従って、高画質の超音波断層画像が
取得できるようになり、高精度な診断を行える。

【００１９】そして、超音波内視鏡の挿入部１０の先端
硬質部１２における超音波機構部１２ｂに内蔵されてい
る超音波観測機構は、モータ３４の回転軸にビス３７を
用いて連結され回転体３２を、その取付部を構成する周
胴部３２ｂがモータ３４側に延在されて、このモータ３
４を囲繞するようになっており、この周胴部３２ｂに超
音波振動子３１が固定されているから、この超音波観測
機構の軸線方向の長さが著しく短縮できる。従って、全
体として先端硬質部１２全体の長さが短縮できるので、
患者の体内に挿入する際、特にその挿入経路において、
曲がった経路や、分岐した経路等に挿入する操作が容易
になり、かつ患者の苦痛も軽減されることになる。

【００２０】ところで、超音波振動子３１が設けられる
回転体３２の周胴部３２ｂは、モータ３４に嵌合されて
いるから、軸線方向の長さの短縮は可能となるが、全体
として超音波観測機構の外径が大きくなる。ここで、超
音波内視鏡にあっては、超音波観測機構が設けられてい
る超音波機構部１２ｂより基端側には、内視鏡観察機構
が装着されている内視鏡機構部１２ａは、図面からも明
らかなように、対物レンズ２５やプリズム２７、さらに
は固体撮像素子２７等が配置されており、これらを収容
するためには、ある程度の外径寸法が必要となり、しか
も超音波機構部１２ｂの外径は内視鏡機構部１２ａのそ
れより小さくする必要はないことから、モータ３４とし
て小型のものを用いれば、必ずしも内視鏡機構部１２ａ
より超音波機構部１２ｂの方が太径となることはない。

【００２１】しかも、回転体３２の周胴部３２ｂは、そ
の回転方向における全体が均一な重量となっているか
ら、モータ３４を作動させると、回転体３２が一種のフ
ライホイールの状態で回転することになる。従って、モ
ータ３４により回転体３２を極めて軽い回転トルクで円
滑に回転させることができる。しかも、超音波機構部１
２ｂ内には超音波伝達媒体が封入されており、この超音
波伝達媒体としては、流動パラフィンのようにある程度
粘度の低いものを用いるにしても、超音波振動子３１が
回転する際に、超音波伝達媒体が抵抗となる。しかしな
がら、回転体３２は円形の天蓋部３２ａと円筒状の周胴
部３２ｂとから構成されているので、それが回転する際
に、超音波伝達媒体が殆ど撹拌されず、この流体による
抵抗は極めて小さくなる。以上のことから、モータ３４
は、さらに小型で、回転トルクの小さいものを用いるこ
とができ、回転体３２の外径寸法をさらに小型化でき
る。

【００２２】また、回転体３２の全体の重心はモータ３
４側にあり、その回転時における回転軸３４ａの負荷が
軽減される。これによって、回転体３２の回転むら等の
発生が極力抑制されることになって、超音波振動子３１
を装着した回転体３２を抵抗なく極めて円滑に回転させ
ることができるようになる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、モータ
の回転軸に回転体を連結して設け、この回転体をモータ
側に向けて延在する取付部を連設し、この取付部に超音
波振動子を装着する構成としたので、体内に挿入される
挿入部における硬質部分の長さが短縮されて、挿入部の
体内への挿入操作の操作性が向上すると共に、患者の苦
痛を軽減できる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す超音波診断装置におけ
る挿入部の先端部分の断面図である。

【図２】超音波観測機構の分解斜視図である。

【図３】従来技術の超音波診断装置における挿入部の先
端部分の構成説明図である。

【符号の説明】

１０ 挿入部 １２ 先端硬質部 １２ａ 内視鏡機構部 １２ｂ 超音波機構部 ２０ 内視鏡観察機構 ３０ 超音波観測機構 ３１ 超音波振動子 ３２ 回転体 ３２ａ 天蓋部 ３２ｂ 周胴部 ３３ 取付部 ３４ モータ ３４ａ 回転軸 ３５ エンコーダ ３６ 透孔 ３７ ビス

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔内に挿入される挿入部の先端に超音
   波振動子を装着すると共に、この超音波振動子を回転駆
   動するためのモータを内蔵させたものにおいて、前記モ
   ータの回転軸に回転体を連結して設け、この回転体を前
   記モータ側に向けて延在する取付部を連設し、この取付
   部に超音波振動子を装着する構成としたことを特徴とす
   るメカニカルラジアル式超音波診断装置。
2. 【請求項２】 前記回転体は、前記モータの回転軸に連
   結される連結部と、この連結部からモータを囲繞する方
   向に延在させた円筒状の周胴部とから構成し、この円環
   状部に取付部を設けて、この取付部に超音波振動子を装
   着する構成としたことを特徴とする請求項１記載のメカ
   ニカルラジアル式超音波診断装置。
3. 【請求項３】 前記回転体における周胴部は、その超音
   波振動子の装着部を含めた回転方向の全体に等しい重量
   となるものであることを特徴とする請求項２記載のメカ
   ニカルラジアル式超音波診断装置。