JP2000271122A

JP2000271122A - 超音波プローブ

Info

Publication number: JP2000271122A
Application number: JP11083149A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Yoshihara; 正敏吉原
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP3671725B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波振動子に接続したケーブルの少なくと
も最外層を構成する絶縁被覆の外周面にアース電位とし
た導電膜を形成することにより静電気が滞電するのを防
止する。【解決手段】ケーブル２５の芯線３０の周囲は絶縁層
３１で覆われ、また絶縁層３１の外周部にはシールド線
３２が被着されており、さらにこのシールド線３２は絶
縁被覆３３で覆われる。このケーブル２５において、絶
縁層３１の外側表面と、絶縁被覆３３の外側表面とに
は、それぞれカーボンコーティング等からなる導電膜３
４，３５が形成され、これら両導電膜３４，３５は共に
アース電位に保持され、超音波プローブ１の作動時に生
じる摺動摩擦により絶縁被覆３３及び絶縁層３１に静電
気の滞電による静電ノイズの発生を防止している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は体腔内等に挿入され
て、超音波振動子を回転駆動することにより超音波検査
を行う超音波プローブに関するものであり、特にそのケ
ーブルに静電ノイズが取り込まれるのを防止した超音波
プローブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波検査装置としては、体表皮の外側
から体内に向けて超音波信号を送信するようにしたタイ
プのものと、体腔内に導かれて、体腔内壁から患部等の
至近位置から超音波の送受信を行うように構成したもの
がある。体内挿入型の超音波検査装置の代表的なものと
して超音波内視鏡があり、また内視鏡とは別個に細径の
超音波プローブを構成し、この超音波プローブを内視鏡
の処置具挿通チャンネルをガイド手段として体内に導く
ようにしたもの、つまり経内視鏡的に挿入される超音波
プローブもある。

【０００３】いずれにしろ、体腔内に挿入される超音波
検査装置において、超音波振動子を回転駆動する間に、
所定の角度毎に超音波パルスを体内に向けて送信して、
体内断層部からの反射エコーを取得するようにした、所
謂メカニカルラジアル超音波走査を行うように構成した
ものがある。そして、メカニカルラジアル超音波走査を
行うに当って、超音波振動子を遠隔操作で回転駆動する
ように構成したものがある。この操作は一般にコントロ
ールケーブルを用いて行う構成としている。コントロー
ルケーブルは、可撓性のあるスリーブ内にフレキシブル
シャフトを挿通して、このフレキシブルシャフトの先端
に超音波振動子を連結し、基端部にはモータ等の駆動手
段を接続する構成としたものである。この駆動手段によ
ってスリーブ内でフレキシブルシャフトを軸回りに回転
駆動すると、この回転が先端にまで伝達されて、超音波
振動子が回転することになる。超音波振動子に駆動信号
を印加し、またこの超音波振動子が受信した反射エコー
信号を外部に取り出すためにケーブルが接続される。こ
のケーブルは、途中でロータリコネクタ等を介して超音
波観測装置に接続されるようになっており、超音波観測
装置には超音波の送受信回路や、スキャンコンバータ等
の超音波信号を処理して超音波画像を生成する回路等が
設けられる。

【０００４】超音波受信信号は極めて微弱な信号であ
り、従ってこの微弱な超音波受信信号を超音波観測装置
に伝送する際に、僅かなノイズが取り込まれただけでも
超音波画像の画質に極めて大きな影響が生じる。超音波
内視鏡にしろ、また経内視鏡的に挿入される超音波プロ
ーブであるにしろ、内視鏡の観察手段として固体撮像装
置を用いた電子内視鏡の場合には、挿入部の先端に装着
した固体撮像素子に対する信号の授受を行うためのケー
ブルが接続されており、このケーブルを介して固体撮像
素子を駆動し、また固体撮像素子からの映像信号をプロ
セッサにまで伝送する。従って、固体撮像素子に接続し
たケーブルは、超音波振動子に接続したケーブルと共に
挿入部内に挿通されているから、固体撮像素子に伝送さ
れるクロックパルス等の信号が超音波振動子から伝送さ
れる超音波受信信号に対するノイズ源となる可能性があ
る。以上のことから、超音波振動子に接続したケーブル
を電磁的にシールドする等によってノイズ対策がなされ
るのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波受信
信号伝送用のケーブルとして、前述したようなシールド
ケーブルを用いると、外乱ノイズの取り込みが抑制され
る。しかしながら、シールドケーブルを用いたとして
も、なおノイズの発生を完全に防止することはできな
い。特に、超音波振動子を直線的に移動させることによ
り行うメカニカルリニア走査と比較して、超音波振動子
を回転駆動するメカニカルラジアル走査を行う時の方が
ノイズの発生度合いが多いという傾向がある。

【０００６】以上の点に鑑みて、本発明者は鋭意研究を
行った結果、超音波振動子を回転駆動する際に、静電気
が原因となる静電ノイズが発生することを知見して本発
明を完成するに至った。つまり、超音波振動子を遠隔操
作で回転駆動するためには、フレキシブルシャフトの先
端に超音波振動子を連結するが、このフレキシブルシャ
フトは一般に金属線材を密着コイル状に巻回してなるも
のであり、この内部にケーブルが挿通されるが、ケーブ
ルはフレキシブルシャフトに対してある程度の余長を持
たせた状態にして挿通させることによって、無理な引っ
張り力が作用して断線するのを防止するのが一般的であ
る。そして、フレキシブルシャフトを回転させた時に
は、当然ケーブルもそれに追従して回転するが、ケーブ
ルに余長を持たせている分だけフレキシブルシャフトと
摺動することになる。

【０００７】ケーブルの最外層部分は絶縁被覆であり、
この絶縁物であるケーブルの被覆が金属からなるフレキ
シブルシャフトと摺動することにより生じる静電気がケ
ーブルに対するノイズ源となる。つまり、絶縁被覆がフ
レキシブルシャフトと摺動することにより滞電した静電
気がある瞬間に放電されるが、この静電気の放電時に生
じる静電ノイズが信号の伝送時に取り込まれるおそれが
ある。また、ケーブルは、少なくとも芯線とシールド線
とから構成されるが、芯線を絶縁チューブに挿通させる
等により芯線とシールド線との間にも絶縁層が介在する
構造となっており、フレキシブルシャフトの回転時に、
ケーブルがこのフレキシブルシャフトと摺動する際にケ
ーブル自体を捩る方向の力が作用する結果、シールド線
と絶縁層との間にも相対摺動が生じることになる。従っ
て、このシールド線と絶縁層との間の相対摺動によって
も静電気が発生することになる。しかしながら、シール
ド線と絶縁層との間の相対摺動による静電気に対して
は、従来は何等の対策もなされていなかった。

【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、超音波振動子に接続
したケーブルに静電気が滞電するのを防止して、この静
電気によるノイズを生じさせない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、スリーブ内に金属線材を密着コイル
状に巻回したフレキシブルシャフトを挿通させ、このフ
レキシブルシャフトの先端に超音波振動子を連結して設
け、前記スリーブ内で前記フレキシブルシャフトを軸回
りに回転させることによって、前記超音波振動子を回転
駆動するようにした超音波プローブであって、前記フレ
キシブルシャフト内に前記超音波振動子に接続したケー
ブルを挿通させ、このケーブルの少なくとも最外層を構
成する絶縁被覆の外周面にアース電位とした導電膜を形
成する構成としたことをその特徴とするものである。

【００１０】また、ケーブルは１または複数の芯線と１
または複数のシールド線と、これら芯線とシールド線と
の間に絶縁層を介装したものから構成されるが、ケーブ
ルの最外層である絶縁被覆に加えて、さらにこの絶縁層
の外周面にもアース電位とした導電膜を設けるようにす
ると、静電気の発生防止の点、またシールド機能の向上
の点からも望ましい。ここで、導電膜は金属箔を巻き付
けるようにしたり、表面をコーティングする等の手段で
形成でき、例えばカーボンコーティングを施すことによ
って、薄膜の導電膜を容易に形成できることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて説明する。ここで、体腔内に挿入して超音波検査を
行うシステムの一例として、例えば図１に示したものが
ある。同図において、１は超音波プローブ、２は超音波
操作ユニット、３は超音波観測装置（図示せず）に着脱
可能に接続されるコードである。超音波プローブ１は、
例えば内視鏡４の挿入部５に設けた処置具挿通チャンネ
ル６に挿通されるものであり、また超音波操作ユニット
２は内視鏡４の本体操作部７に設けた処置具導入部８に
固定されるようになっている。

【００１２】超音波プローブ１及び超音波操作ユニット
２は、図２に示した構成となっている。超音波プローブ
１は可撓性を有するスリーブ１０の先端に先端キャップ
１１を連結して設け、先端キャップ１１内には回転基板
１２に搭載した超音波振動子１３が配置されている。回
転基板１２にはフレキシブルシャフト１４が連結して設
けられ、このフレキシブルシャフト１４はスリーブ１０
の概略全長に及ぶ長さを有するものである。そして、こ
のフレキシブルシャフト１４の基端部は接続コネクタ１
５に連結して設けられ、この接続コネクタ１５はスリー
ブ１０の基端部から所定の長さ突出している。

【００１３】超音波操作ユニット２は、処置具導入部８
に着脱可能に取り付けられる取付部１６と、この取付部
１６に連結して設けたケーシング１７とを有し、このケ
ーシング１７には、超音波プローブ１の接続コネクタ１
５が着脱可能に接続される回転軸１８が設けられてい
る。回転軸１８には、一対のプーリ１９，２０が装着さ
れており、一方のプーリ１９には伝達ベルト２１を介し
てモータ２２が接続され、また他方のプーリ２０には伝
達ベルト２３を介してエンコーダ２４が接続されてい
る。従って、モータ２２を回転させると、回転軸１８が
回転し、この回転が接続コネクタ１５に伝達されて、フ
レキシブルシャフト１４がスリーブ１０内で軸回りに回
転する結果、回転基板１２に搭載した超音波振動子１３
が回転駆動され、かつ所定角度回転する毎に超音波振動
子１３から超音波の送信が行われ、また体内組織からの
反射エコーが受信される。これがメカニカルラジアル走
査である。

【００１４】従って、超音波振動子１３にはエンコーダ
２４により検出される所定角度毎に駆動信号が入力され
て超音波パルスを送信する。また、体内組織の断層部か
らの反射エコーが超音波振動子１３に取り込まれるが、
この受信信号は超音波観測装置に伝送する。このため
に、超音波振動子１３にはケーブル２５が接続されてお
り、このケーブル２５はフレキシブルシャフト１４の内
部に挿通されている。ケーブル２５の基端部は接続コネ
クタ１５を介して回転軸１８に着脱可能に接続される。
従って、回転軸１８は回転伝達手段であると共に、信号
の伝送経路としても機能する。回転軸１８はロータリコ
ネクタ２６に接続されており、このロータリコネクタ２
６にはコード３から引き出されたケーブル２７が接続さ
れている。従って、コード３側のケーブル２７は回転方
向には固定され、また超音波振動子１３に接続され、こ
の超音波振動子１３と共に回転するケーブル２５とロー
タリコネクタ２６により相対回転可能に接続される。

【００１５】超音波プローブ１は、内視鏡４の処置具挿
通チャンネル６に挿通されるが、この処置具挿通チャン
ネル６は体腔内における曲がった経路に挿入される挿入
部５に設けられているから、超音波プローブ１を体腔内
に導いた状態では処置具挿通チャンネル６に追従して任
意の方向に曲がることになる。フレキシブルシャフト１
４はスリーブ１０内に、またケーブル２５がフレキシブ
ルシャフト１４内に挿通されているが、スリーブ１０の
内径とフレキシブルシャフト１４の外径との間、及びフ
レキシブルシャフト１４の内径とケーブル２５の外径と
の間には、それぞれ所定の径差を持たせるようにしてい
る。また、超音波プローブ１の全長は、処置具挿通チャ
ンネル６より長尺であり、通常は２ｍ乃至それ以上の長
さを有するものである。

【００１６】以上のことから、スリーブ１０内でフレキ
シブルシャフト１４に所定の余長を持たせることにより
このフレキシブルシャフト１４を円滑に回転させるよう
になし、またフレキシブルシャフト１４内でもケーブル
２５にもある程度の余長を持たせるようになし、もって
超音波プローブ１が曲げられた状態で作動する際等にケ
ーブル２５に張力が作用して断線する等の事態が生じな
いようにしている。フレキシブルシャフト１４はスリー
ブ１０内で軸回りに回転するものであるから、その回転
時にフレキシブルシャフト１４がスリーブ１０の内面に
接離する結果、フレキシブルシャフト１４が振動して、
その内部で余長を持たせた状態で挿通されているケーブ
ル２５との間が相互に摺動することになる。

【００１７】図３にフレキシブルシャフト１４内に挿通
されているケーブル２５の構成を示す。ケーブル２５
は、その中心位置に芯線３０が配置されており、この芯
線３０の周囲は絶縁層３１で覆われている。そして、絶
縁層３１の外周部にはシールド線３２が網目状に編成す
る等により被着されており、さらにこのシールド線３２
は絶縁被覆３３で覆われる。これがケーブル２５の基本
的構成であり、芯線３０とシールド線３２とを圧電素子
からなる超音波振動子１３の両電極に接続して、これら
の電極間に所定の電圧を印加すると、超音波の送信が行
われ、また超音波振動子１３が反射エコーにより振動す
ると、この超音波振動子１３に電圧が発生することにな
り、この電圧信号が芯線３０から取り出される。

【００１８】ここで、絶縁層３１の外側表面と、絶縁被
覆３３の外側表面とには、それぞれカーボンコーティン
グ等からなる導電膜３４，３５が形成されている。そし
て、これら両導電膜３４，３５は共にアース電位となる
ようにしている。これら導電膜３４，３５は、例えばデ
ィッピング等の手段で形成することができ、従って容易
に極めて薄い膜として形成され、全体としてのケーブル
２５が格別太径化するようなことはない。

【００１９】而して、絶縁層３１の外周には、この絶縁
層３１とは独立のものとして編成等により形成したシー
ルド線３２が設けられており、このシールド線３２は金
属で形成されている。これによって、導電膜３４はシー
ルド線３２が直接電気絶縁物からなる絶縁層３１と接触
しないように保持される。また、絶縁被覆３３は金属線
材を密着コイル状に巻回したフレキシブルシャフト１４
内に挿通されていることから、その絶縁被覆３３が金属
からなるフレキシブルシャフト１４に直接接触するのを
防止するために、絶縁被覆３３の外周に導電膜３５を積
層するようにしている。

【００２０】メカニカルラジアル走査を行うために、超
音波振動子１３を回転駆動する際には、フレキシブルシ
ャフト１４を軸回りに回転させるが、この時には超音波
プローブ１の全体が振動することになる。この結果、ケ
ーブル２５の外周面とフレキシブルシャフト１４の内面
との間に摺動が生じることになる。しかしながら、ケー
ブル２５の表面には導電膜３５が形成されているので、
摺動は導電体同士のものなり、しかも導電膜３５はアー
ス電位に保持されている。従って、この摺動する両部材
のいずれにも静電気が滞電するおそれはない。また、絶
縁層３１とシールド線３２とは固着関係となっているの
ではなく、実質的にはシールド線３２を絶縁層３１に被
着させたものであるから、ケーブル２５の振動により捩
られると、絶縁層３１とシールド線３２との間に相対的
な動きが生じて、相互に摺動することになる。しかしな
がら、絶縁層３１の外表面にも導電膜３４が形成され、
この導電膜３４もアースされているので、シールド線３
２が直接絶縁層３１と摺接することによる静電気の発生
を確実に防止できる。

【００２１】さらに、絶縁層３１の外表面には導電膜３
３が、また絶縁被覆３２の外表面には導電膜３５が形成
されているが、これらの間は固着されていることから、
ケーブル２５に振動や捩れ等が生じたとしても、相対摺
動するようなことはなく、静電気が発生することはな
い。以上のことから、芯線３０は、シールド線３２に加
えて、導電膜３４，３５により覆われているので、外乱
ノイズが取り込まれるのをより確実に防止できる。

【００２２】この結果、フレキシブルシャフト１４内に
挿通しているケーブル２５は２層の薄膜の導電膜３４，
３５を形成するだけで、つまりケーブル２５を実質的に
太径化することなく、このケーブル２５を介して伝送さ
れる微弱な信号である超音波反射信号にノイズが生じる
のをほぼ完全に防止できる。従って、反射エコー信号に
基づいて超音波画像信号を生成する際におけるＳ／Ｎ比
の向上が図られて、モニタにこの超音波画像を表示した
時に、極めて鮮明な画像となり、検査や診断を正確に行
える。

【００２３】ここで、超音波振動子１３に接続されるケ
ーブルとしては、図３に示した構成のものの他、図４に
示したケーブル４０や図５に示したケーブル５０等様々
な構成のものが用いられる。図４に示したケーブル４０
は、超音波振動子１３の２つの電極に接続される芯線４
１ａ，４１ｂを有し、これら両芯線４１ａ，４１ｂは絶
縁層４２ａ，４２ｂ内に挿通されるが、これらはさらに
第２の絶縁層４３内に挿通され、この第２の絶縁層４３
の外周部にシールド線４４が設けられるが、この第２の
絶縁層４３の外周に導電膜４５が形成される。さらにシ
ールド線４４の外周部には絶縁被覆４６が設けられる
が、この絶縁被覆４６の外面にも導電膜４７が積層され
る。この構成では、超音波振動子として表面積の大きい
ものを用いる場合に使用される。つまり、芯線４１ａ及
び４１ｂは超音波振動子１３の両電極に接続されもので
あり、これにより両電極間に生じる電位差を大きくする
ことができる。従って、この構成では、シールド線４４
は電磁シールド機能を発揮させるものである。

【００２４】また、図５に示したケーブル５０はシール
ド強化型のケーブルであって、大きなノイズが発生する
環境下で使用する場合等に特に有効に用いられる。即
ち、最中心側に設けた芯線５１の外側に、第１の絶縁層
５２、第１のシールド線５３、第２の絶縁層５４、第２
のシールド線５５及び絶縁被覆５６を順次積層するよう
にして構成されるが、第１の絶縁層５２と第１のシール
ド線５３との間、第２の絶縁層５４と第２のシールド線
５５との間及び絶縁被覆５６の外側にそれぞれ導電膜５
７，５８，５９を形成する。この場合には、芯線５１と
第１のシールド線５３とが、それぞれ超音波振動子１３
の両電極に接続される。また、第２のシールド線５５は
電磁シールド機能を発揮させるためのものである。な
お、第１の絶縁層５２と第１のシールド線５３との間に
は殆ど摺動する可能性がないので、導電膜５７は省略し
ても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、ケーブルの少なくとも外周側
における絶縁被覆の外周面にアース電位とした導電膜を
形成する構成としたので、ケーブルを格別太径化するこ
となく、超音波振動子に接続したケーブルの電磁シール
ド機能を向上させると共に、ケーブル自体に静電気が滞
電するのを防止でき、もってケーブルを介して伝送され
る微弱信号である超音波反射エコー信号のノイズを著し
く低減させることができて、この超音波反射信号を処理
して得られる超音波画像を極めて鮮明なものとすること
ができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す超音波プローブを
備えた超音波検査装置の概略構成図である。

【図２】超音波プローブとその超音波操作ユニットとの
断面図である。

【図３】第１の実施の形態を示す超音波プローブ用のケ
ーブルの構成説明図である。

【図４】第２の実施の形態を示す超音波プローブ用のケ
ーブルの構成説明図である。

【図５】第３の実施の形態を示す超音波プローブ用のケ
ーブルの構成説明図である。

【符号の説明】

１超音波プローブ２超音波操作ユニッ
ト１０スリーブ１１先端キャップ１３超音波振動子１４フレキシブルシ
ャフト２５，４０，５０ケーブル３０，４１ａ，４１
ｂ，５１芯線３１，４２ａ，４２ｂ，４３，５２，５４絶縁層３２，４４，５３，５５シールド線３３，４６，５６絶縁被覆３４，３５，４５，４７，５７〜５９導電膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スリーブ内に金属線材を密着コイル状に
巻回したフレキシブルシャフトを挿通させ、このフレキ
シブルシャフトの先端に超音波振動子を連結して設け、
前記スリーブ内で前記フレキシブルシャフトを軸回りに
回転させることによって、前記超音波振動子を回転駆動
するようにした超音波プローブにおいて、前記フレキシ
ブルシャフト内に前記超音波振動子に接続したケーブル
を挿通させ、このケーブルの少なくとも最外層を構成す
る絶縁被覆の外周面にアース電位とした導電膜を形成す
る構成としたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】前記ケーブルは１または複数の芯線と１
または複数のシールド線と、これら芯線とシールド線と
の間に絶縁層を介装したものからなり、さらにこの絶縁
層の外周面にもアース電位とした導電膜を設ける構成と
したことを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項３】前記導電膜はカーボンコーティングから
なるものであることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の超音波プローブ。