JPH042335A - 超音波プローブ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波を利用して観察診断を行うだめの超音波
プローブに関する。

［従来の技術］ 近年、超音波を利用して生体内部位を観察して診断を行
うための超音波プローブを内視鏡に組み込んだものが知
られている（例えば特開昭６０−２２７７４０号公報を
参照）。一般に、この種の超音波プローブは圧電素子の
両面に電極を貼り付けた構造としである。そして、電極
間に電気信号を印加することにより圧電素子に超音波を
発生させ、この超音波を検査媒質中に放射するようにな
っている。また、圧電素子は媒質中から反射される超音
波を受信して電極間に電気信号を発生させてこれを取り
出せるようになっている。

ところで、圧電素子の表面側電極上には超音波整合特性
を有する音響レンズが配設され、この音響レンズで超音
波を収束するようになっている。

また、圧電素子の裏面側電極上には合成樹脂に導電物質
を混入してなる超音波ダンパ層を配設し、圧電素子の裏
面側で発生する超音波を吸収するようになっている。上
記圧電素子、音響レンズ、および超音波ダンパ層はハウ
ジング内に絶縁部材を介して収容されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記圧電素子、音響レンズおよび超音波ダン
パ層はハウジングに絶縁部材を介して取り付けられる。

そして、少なくとも音響レンズの外面は外へ露出した構
成としなければならない。

しかしなから、この種の超音波プローブをエチレンオキ
サイドガスで殺菌消毒する場合、そのエチレンオキサイ
ドガスやフロンガス等か、露出する音響レンズや超音波
ダンパ層の外側露出表面に触れ、その音響レンズや超音
波ダンパ層の樹脂材料や接着剤等を劣化させる。このた
め、音響レンズや超音波ダンパ層等の外側露出面部分は
、次第にいわゆるボロボロな状態になり、逐には正常に
使用できなくなるという問題があった。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは外に露出する少なくとも音響レンズの耐
久性を高め、消毒時等における耐久性を向上させた超音
波プローブを提供することにある。

［課題を解決する手段および作用］ 上記課題を解決するために本発明は、超音波振動子の表
面側に音響レンズを配設した超音波プローブにおいて、
外部に露出する音響レンズの表面部分を少なくとも被覆
するセラミックコート層を設置Ｊ、そのセラミックコー
ト層の厚さを、超音波の波長をλとするとき、（１／４
）λ以下の厚さに形成したものである。したがって、消
毒時等において、そのセラミックコート層は音響レンズ
が劣化することを防止し、耐久性を向上する。

［実施例］ 第１図ないし第７図は本発明の第１の実施例を示すもの
である。この第１の実施例は内視鏡に超音波プローブを
組み込んでなる超音波内視鏡Ａに係るものである。

この超音波内視鏡Ａは第２図に示すように操作部１を備
え、この操作部１には副操作部２が付設されている。副
操作部２には長尺な挿入部３が連結されている。挿入部
３は可撓管部４の先端に湾曲部５を介して先端構成部６
を設けてなる。湾曲部５は後述するごとく湾曲自在に構
成されており、この湾曲部５は操作部１に設けた操作ノ
ブ７による遠隔的な操作によって強制的に湾曲させられ
る。

上記副操作部２におけるケース８内には、駆動源として
のモータ９が収容されている。このモータ９の回転は一
対の歯車からなる減速機構１０を介して出力軸１１に伝
達される。この出力軸１１は上記挿入部３と同軸に配置
されている。そして、出力軸１１の一端側には回転検出
部１２か設けられている。出力軸１１の他端は挿入部３
に挿通される可撓軸１３に連結されている。

上記可撓軸１３は密巻きコイルなどから屈曲自在に構成
されている。可撓軸１３の先端には後述する超音波探触
子（プローブ）１４が連結されている。この超音波探触
子１４は超音波伝達媒体の働きをする液体を収容した上
記先端構成部６の走査室１５内に設置されている。また
、上記可撓軸１３はガイドチューブ１６内に挿通されて
いる。

このガイドチューブ１６は手元側の第１のチューブ１７
と先端側の第２のチューブ１８とを接続管１９で接続し
てなり、第１のチューブ１７０基端は上記副操作部２の
ケース８の内部において上記可撓軸１３の基端部に対し
て液密な状態で取着している。また、第２のチューブ１
８の先端は先端構成部６の内部の後述する通路２０に連
通している。そして、上記走査室〕５から通路２０を通
じてカイトチューブ１６にわたり液状の超音波媒体２］
か充填されている。可撓軸１３の先端は超音波探触子１
４に連結され、上記駆動源からの回転力を可撓軸１３を
介して超音波探触子１４に伝達してその超音波探触子コ
４を回転するようになっている。

なお、上記第１のチューブ１７はテフロンなとの比較的
硬質な合成樹脂で成形され、第２のチューブ１８は耐油
、耐水、耐摩耗性を有するポリウレタンなどの弾力性に
富む柔軟な合成樹脂で成形されている。つまり、上記湾
曲部５内には上記ガイドチューブ１６の第２のチューブ
１８が位置している。また、ガイドチューブ１６内には
上記超音波媒体２１が充填されているので、これが潤滑
剤として働くようになっている。さらに、上記第２のチ
ューブ１８の上記湾曲部５内に位置する部分の外周には
帯状金属板を螺旋状に曲成してなる螺旋管２２が被嵌さ
れている。

上記湾曲部５は第５図および第６図で示すように多数の
管体２３を軸方向へ並べるとともにその隣接するもの同
士を回転自在に連結して構成されている。各管体２３の
内周面には管状のワイヤ受け２４がそれぞれ一対づつ周
方向に対応して設けられ、これらワイヤ受け２４には操
作ワイヤ２５が挿通されている。これらの操作ワイヤ２
５の先端は最先端の管体２３に固着されている。また、
これらの操作ワイヤ２５の基端は上記操作部１に導かれ
、湾曲操作機構に連結されている。ここで、上記操作ノ
ブ７によって湾曲操作機構を操作することにより各湾曲
操作ワイヤ２５を押し引きして例えば第７図で示すよう
にその引いた向きに湾曲部５を湾曲するようになってい
る。

なお、上記可撓軸１３内には第２図で示すように信号ケ
ーブル２６が挿通されている。

超音波探触子１４は第１図で示すように構成される。す
なわち、導電性材料からなる筒状のハウジング３０の両
端部それぞれに第１の超音波振動子部３１と第２の超音
波振動子部３２が組み込まれている。各超音波振動子部
３１．３２はＰＺＴなどの圧電材料からなる圧電素子３
３を有し、この圧電素子３３の表面には表面電極３５を
配設し、圧電素子３３の背面には裏面電極３６を配設し
ている。つまり、各超音波振動子部３１．３２の圧電素
子３３は表面電極３５と裏面電極３６とて挾まれている
。そして、この電極３５．３６を通じて圧電素子３３間
に電気信号を印加することによりその圧電素子３３を励
起して超音波振動をさせるようになっている。

また、各圧電素子３３の表面電極３５の表面上にはそれ
ぞれ音響整合機能を有する音響レンズとしてのレンズ層
３７が配設されている。このレンズ層３７は超音波振動
子部３１３２から出る超音波を集束するようになってい
る。レンズ層３７の材質としては、例えばエポキシ樹脂
か用いられている。

上記各超音波振動子部３１．３２間の部分にはダンパ層
３８が充填されている。このダンパ層３８は例えばエポ
キシ系の合成樹脂にタングステン粉末等の導電性物質を
混入して形成されている。

上記圧電素子３３、レンズ層３７、およびダンパ層３８
は、上記ハウジング３０内に筒状の絶縁部材３９を介し
て収容されている。また、ノ＼ウジング３０、ダンパ層
３８、および絶縁部材３９は、それぞれ中間部分て２つ
に分割されており、ダンパ層３８とほぼ同等の音響イン
ピーダンスを有する別の絶縁層４０を介して一体的に接
合されている。

なお、各超音波振動子部３１．３２における表面電極３
５には、それぞれ別のリード線４１とハウジング３０を
通じて別々の信号ケーブル４２４３の外部導体４４．４
５に接続されている。また、各裏面電極３６にはそれぞ
れリード線４６４７を介して信号ケーブル４２．４３の
内部導体４８．４９に接続されている。

さらに、第１図で示すように超音波探触子１４の外表面
には、セラミックコート層５０を被覆しである。このセ
ラミックコート層５０の厚さは、超音波の減衰を抑制す
るための薄いほうがよい。

超音波の波長をλとするとき、（１／４）λ〜（１／８
）λ以下の厚さで形成するのか望ましい。出来れば、（
１／４）λ以下とするのかよい。例えば７．５Ｈ２のと
き、λは５３３μｍであり、ｌＯＨ２のとき、λは４０
０μｍである。なお、セラミックコート層５０は厚さか
数μｍ、例えば５μｍ位でも充分に耐腐蝕性か確保でき
る。

このセラミックコート層５０のセラミック材料としては
、ＡＩ　０３　ＢＮ、ＳｉＣ。

５ｉｓＮ４などの使用が可能である。このコーティング
法としては、ＣＶＤ、プラズマＣＤＶ、スパッタリング
、イオン注入法等の気相コート技術か利用できる。した
がって、現在においてはその処理加工が比較的簡単であ
るとともに容易に薄く形成することか可能である。

なお、第１図で示すように、そのハウジング３０を含め
、超音波探触子１４の外表面の全体をコーチイブしても
よいが、特に超音波が出射するレンズ層３７の外表面の
みをコーチイブするようにしてもよい。さらに、レンズ
層３７の外表面を覆うセラミックコート層５０の厚さの
みを上記厚さに制限し、他の部分はそれ以上の厚さにコ
ーチ、イブするようにしてもよい。

また、第３図で示すように超音波探触子１４はその軸部
５１をすべり軸受５２に軸支し、走査室１５内で回転で
きるようになっている。

走査室１５の先端壁には注入口５３が設けられ、この注
入口５３は通常、栓５４をねじ込んで封止しである。

また、先端構成部６の外周には図示しないバルーンが装
着されるようになっている。このバルーンの前端縁と後
端縁はその先端構成部６の外周に形成した周回溝５６．
５７に嵌合されて液密的に取り付けられている。バルー
ンの内部には送液路５８を通じて超音波媒体を給排する
ことができるようになっている。

このような構成の超音波振動子部３１．３２によると、
圧電素子３３にその表面電極３５と裏面電極３６間に駆
動電圧を印加することによりその圧電素子３３を駆動し
た場合、各圧電素子３３の表面側へ出る超音波は、音響
整合機能を有するレシズ層３７を通る際に収束されて超
音波ビームとして出射する。

一方、圧電素子３３の裏面側に出射した超音波は絶縁層
４〔）の手前のダンパ層３８の半分部分て減衰し、さら
に絶縁層４０を通過して他方の圧電素子３３の裏面側に
配設された残る半分のダンパ層３８て減衰する。したが
って、これによると、２つの超音波振動子部３］、３２
におけるダンピング効果を損なうことなくダンパ層３８
を共有することかできるので、超音波探触子１４の大き
さを変えずに２つの圧電素子３３を配設することができ
る。また、ダンパ層３８は絶縁層４０を介して２つの部
分に別れ絶縁されているので、各圧電素子３３の裏面電
極３６．３６間の短絡を防止することができる。

一方、この超音波内視鏡Ａを使用後において洗浄される
とともに消毒処理がなされる。この消毒をエチレンオキ
サイドガス中に晒して行う場合、走査室１５の先端壁に
ある栓５４を取り外し１、注入口５３を開放する。また
、ガイドチューブ１６のｇｌｊ操作部２側部分にもある
図示しない封止部を開放する。超音波内視鏡Ａを立てな
がら、走査室１５から通路２０を通してガイドチューブ
１６にわたり充填されていた超音波媒体２ユを放出除去
する。そして、走査室１５などを外部に対して開放させ
た状態で滅菌槽に入れ、エチレンオキサイドガス中に晒
１．て滅菌する。このとき、そのエチレンオキサイドガ
スか走査室１５内に侵入ｌ−７てその内部および超音波
探触子］４の外表面等をすみずみまでＩＭ菌する。

し７かし、超音波探触子】４はその音響レンズ部分を含
めそれらの外表面は、セラミックコート層５０で覆われ
ているので、エチレンオキサイドガスの成分により劣化
を受けることがない。また、１ボキシ系接着剤で接着し
ている部分を保護する。

つまり、セラミックコート層５０は耐薬品性、耐腐食性
が優れ、これで覆うものの劣化を防止する。

一方、消毒後は、注入口５３側から超音波媒体２１を注
入し、走査室１５から通路２０を通してガイドチューブ
１６にわたり充填し封止して密封することにより通常に
使用できる。

第８図は超音波探触子１４の変形例を示すものである。

これは１つたけの超音波振動子部３］を組み込んだもの
である。ダンパ層３８の背面側には絶縁層６０を設けで
ある。その他は上記実施例の構成と同様であるが、この
超音波探触子１４の外表面には上記同様のセラミックコ
ート層５０か形成されている。

なお、上記第］−の実施例およびその変形例では絶縁部
材３９を設けて他の部材を支持するようにしたが、この
絶縁部材３９を省略し、代わりに７１ウジング３０の内
面にセラミックコート層を設けて絶縁性を確保するよう
にしてもよい。このようにすれば、厚みのある絶縁部材
３９を設けることなく導電性のハウジング３０を直接的
に使用して他の部材を組み込むことができる。

第９図は挿入部３の先端構成部６の変形例を示すもので
ある。この先端構成部６はその外周に付設したバルーン
６１と走査室コ５を連通路６２で連通させる。この連通
路６２は走査室〕５の先端付近から・くルーノ６１の先
端部内に連通ずるように形成されている。さらに走査室
１５の後端部分には上記通路２０を通してガイドチュー
ブ１６に通している。バルーン６１の後端部内には挿入
部３内に形成し７た別の通路６３に連通している。走査
室１５内に設置される超音波探触子］４はその走査室１
５内を前後に移動し、前後方向の走査範囲りを形成する
ようになっている。なお、超音波探触子１４に対するセ
ラミックコート層の形成等は上記実施例のものと同様で
ある。

そこで、この形式のものをエチレンオキサイドガス滅菌
する場合には、通路６３から超音波媒体２１を吸引して
除去して行う。この内部は外部と連通ずる状態で滅菌す
る。したかって、超音波探触子１４はエチレンオキサイ
ドガスに晒されるが、セラミックコート層により保護さ
れる。

また、通路２０から超音波媒体２］を注入（７て走査室
１５やバルーン６１内に充填して封止すわば、通常に使
用できるようになる。

第１０図および第１１図は本発明の第２の実施例を示す
ものである。この実施例に係る超音波内視鏡Ｂ全体の概
略的な構成は、第コ、０図で示すよ・うになっている。

その挿入部７１は、先端部７２、湾曲部７３、可撓部７
４からなっており、この挿入部７１の先端部分には上述
したと同様な超音波プローブ７５か設けられている。ま
た、上記挿入部７］の後端には内視鏡操作部７６が連結
されており、この内視鏡操作部７６には前記湾曲部７３
を湾曲操作する湾曲操作ノブ７７、送気送水ボタン７８
等か設けられている。さらに内視鏡操作部７６にはユニ
バーサルコード７９が接続されている。そして、上記ユ
ニバーサルコード７９の先端には図示しない光源装置に
接続されるコネクタ８０が設けられている。

前記内視鏡操作部７６の後端には、超音波プローブ７５
を駆動操作する副操作部８】が設けられている。この副
操作部８１には電気的ケーブルコード８２か接続され、
電気ケーブルコード８２の先端には図示しない超音波観
測装置に接続されるコネクタ８３か設けられている。な
お、８４は副操作部８１の後端に設けられた接眼部であ
り、この接眼部８４は内視鏡操作部７６の重心位置の上
方に位置している。

前記副操作部８１の詳細を第１１図に示す。この第１１
図において、９１は副操作部本体であり、上記副操作部
本体９１内には前記超音波プローブ７５を内視鏡挿入部
７１の軸線方向に対し垂直方向に回転させる駆動部ユニ
ット９３が収納されている。この駆動部ユニット９３は
ベース９４と、このベース９４上に設けられたシャフト
ホルダ９５と、このシャフトホルダ９５に軸受９６゜９
７を介して回転自在に支持された中空の駆動軸９８と、
この駆動軸９８をプーリ９９．ベルト１００　プーリ１
０１を介して駆動するモータ１０２とから構成され、駆
動軸９８の中空部にはプローブシャフト１０３の後端部
がねし１０４により固定されている。このプローブシャ
フト１０３の先端には前記超音波プローブ７５が取り付
けられており、モータ１０２の回転力かプロブシャフト
１０３を介して超音波ブ０−ブ７５に伝わるようになっ
ている。また、プローブシャフト１０３は中空構造とな
っており、その中空部には超音波プローブ７５と接続し
た信号ケーブル１１０が挿通されている。

前記駆動軸９８の後端には、その軸心部に貫通孔１１１
を有する回転型信号伝達部コ１２がねじ１１３により嵌
入固定されている。この回転型信号伝達部１１２は駆動
軸９８と一体に回転するスリップリング１１４と、この
スリップリング１１４に接触するブラシ１１５とからな
り、スリップリング１１４には前記信号ケーブル１１０
の一端が接続されており、ブラシ１１５には増幅アンプ
１１６と接続した信号ケーブル１１７の一端が接続され
ている。超音波プローブ７５からの信号を回転型信号伝
達部１１２を介して増幅アンプで増幅するようになって
いる。

また、上記スリップリング１１４にはその隣り合うもの
との対向面にセラミックコート層を形成している。そし
て、このセラミックコート層により隣り合うスリップリ
ング１１４同志が電気的に導通ずることを防止する。セ
ラミックコート層は上述した実施例の場合のようなセラ
ミックコート層と同様に形成されるが、その厚さはそれ
より厚く形成してもよい。

このようにセラミックコート層によりスリップリング１
１４間を絶縁するものであるため、従来のように絶縁リ
ングを介挿するものに比べてその収納スペースが小さく
て済み、副操作部８１のコンパクト化が図れる。つまり
、第１０図で示す高さＨを小さくできる。

第１２図ないし第１３図は本発明の第３の実施例を示す
ものである。この実施例は内視鏡１３０のチャンネルを
通じて体腔内に導入する超音波プローブ１３１に係る。

この超音波プローブ１３１は第１３図で示すようにシー
ス１３２の先端部に走査室１３３を形成してなり、この
走査室１３３内に超音波探触子１３４を回転自在に収納
しである。この超音波探触子１３４は上記実施例と同様
に構成され、少なくとも音響レンズの外表面は同様に所
定の厚さでセラミックコート層で被覆しである。

第１３図で示すように超音波探触子１３４の回転軸１３
５は先端部のハウジング１３６に穿設した孔１３７に軸
支されている。超音波探触子１３４の回転軸１３５には
上記シース１３２内に挿通したフレシキブルシャフト１
３８に連結されている。フレシキブルシャフト１３８は
超音波プローブ１３１の手元端に取着されている操作部
１３９内に設置した回転駆動源（図示しない。）に連結
されている。なお、超音波プローブ〕３１は電気的ケー
ブルコード１４１を介して超音波観測装置］４２に接続
される。超音波観測装置１４２は内視鏡用光源装置１４
３に付設されている。

なお、超音波探触子１３４の回転軸１３５の外周面およ
びこれを軸支する孔１３７の内面にはセラミックコート
層を形成している。このようにセラミックコート層を形
成することによりその軸支部の潤滑性が確保される。つ
まり、ボールベアリングや滑り軸受などの別体の軸受を
使用しなくてもよい。したがって、この軸支部がコンパ
クトになり、メカニカルスキャン方式のものであるにも
拘らずその細径化を図ることができる。

第１２図はこの超音波プローブ１３１を内視鏡１３０の
チャンネルを通じて胆管１４４内に導入したところを示
している。

なお、本発明は上記実施例のものに限定されるものでは
なく、その要旨を変更しない範囲で種々の変形例が考え
られるものである。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、超音波振動子の表
面側に配設する音響レンズが、消毒時等において劣化す
ることを防止し、その耐久性を向上できる。また、セラ
ミックコート層の厚さを、超音波の波長をλとするとき
、（１／４）λ以下の厚さに形成したから、それによっ
て音響特性を損なうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は超音波探触子の縦断面図、第２図は超音波内視鏡
の概略的な構成を示す斜視図、第３図は超音波内視鏡挿
入部の先端部分の縦断面図、第４図は第３図中Ａ−Ａ線
に沿う断面図、第５図は挿入部の可撓管部の縦断面図、
第６図および第７図は湾曲部の縦断面図である。第８図
は本発明の第１の実施例における超音波探触子の変形例
を示す縦断面図である。第９図は本発明の第１の実施例
における超音波内視鏡挿入部の先端部分の変形例を示す
その縦断面図である。第１０図ないし第１１図は本発明
の第２の実施例を示し、第１０図は超音波内視鏡の側面
図、第１１図はその操作部の縦断面である。第１２図な
いし第１３図は本発明の第３の実施例を示し、第１２図
は超音波内視鏡の使用状態の説明図、第１３図はその超
音波プローブの先端部の断面図である。 Ａ・・超音波内視鏡、３・・挿入部、６・・・先端構成
部、１４・・・超音波探触子、３１．３２・・超音波振
動子部、３７・・・レンズ層、５０・・・セラミックコ
ート層。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 ］４ 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超音波振動子の表面側に音響レンズを配設した超音波
   プローブにおいて、外部に露出する音響レンズの表面部
   分を少なくとも被覆するセラミックコート層を設け、そ
   のセラミックコート層の厚さを、超音波の波長をλとす
   るとき、（１／４）λ以下の厚さに形成したことを特徴
   とする超音波プローブ。