JPH05509246A - 内視鏡プローブ - 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】 本発明は、探針ヘッドを一方の端部に備えた可撓性管を有してＴＥＥ形探形色針 ての使用に特に適した内視鏡探針に関し、前記探針ヘッドが多数の長尺の変換器 素子から成る変換器を有する同期アレイ型（Ｐｈａｓｅｄ　ａｎａｙ　ｔｙｐｅ ）の超音波変換器手段を備え、前記長尺の変換器素子が個々の素子に接続されて 前記可撓性管を貫通するケーブルを介して個別に電気的に被制御可能であり、前 記変換器が前記探針ヘッド内に取り付けられて探針ヘッドの軸線に対して垂直な 軸線を有する略円筒形の変換器ハウジング内に取り付けられ、前記変換器ハウジ ングが変換器ハウジングと共働する駆動手段により前記アレイの平面内で前記変 換器が回転可能であるように前記探針ヘッド内に回転可能に取り付けられ、前記 長尺の変換器素子が少なくとも１枚の可撓性プリント基板を介して、前記可撓性 管を貫通するケーブルに接続された内視鏡探針に関する。

内視鏡探針は、ロイ・Ｗ・マーチン他の論文「多面食道透過撮像用の内視鏡マイ クロマニピュレータ（「医学及び生物学における超音波」、第１２巻、第１２号 、９６５乃至９７５頁、１９８６年）に開示されている。公知の装置は、略平坦 な変換器を含んで僅かに平坦化された部分を有する探針ヘッドを備えている。

この変換器は、個別に励起可能で共働して同期アレイを構成する多数の隣接した 長尺の圧電材料素子から成る。長尺（ストリップ型）素子を適切に連続して励起 することにより、検査すべき環境を走査すると共に長尺素子に直角な平面内に反 射を生じるビームを得ることができる。詳細は、Ｊ、Ｃ，ツマ−による「超音波 心臓検査法」　（マーチナス・ニジョフ社刊、ハーグ、１９７７年）に開示され ている。長手方向軸線を中心に可撓性管と探針ヘッドを回転させることは、探針 ヘッドの周囲環境が超音波ビームにより走査可能となることを意味する。可撓性 管には引張ケーブルも通っており、これにより、前記ヘッドを前後に移動させる ことができる。

医学界では、より多くの情報を得ることができる内視鏡探針がめられている。

従来、この目的に二面ＴＥＥ形探針を使用することが提案されてきた。この探針 ヘッドは、可撓性管及びヘッドの長さ方向に前後して位置するやはり隣接した長 尺の素子から成る２つの変換器アレイを有する。一方の変換器の各素子は、他方 の変換器の各素子に対して直角に配設されている。従って、このへノドを用いて 、互いに直角の方向に走査移動が可能な２本の走査ビームを得ることができる。

この従来の探針の欠点は、走査ビームが２つの異なる点から生じることである。

別の欠点は、硬質のヘッドが比較的長く、実用上問題となることである。また、 解像度が同一で２つの別個の変換器アレイを設けるためには、２倍の制御ケーブ ル数を要する。更に、これらのケーブルは全て可撓性管を通って搬送されなけれ ばならないが、可撓性管は、このためのスペースを殆ど有しない。これらの欠点 を解決すべ（、米国特許明細書第４５４３９６０号は、変換器アレイの平面に対 して垂直なＭ線を中心Ｊこ回動可能な探針ヘッド内に、変換器アレイを取り付け ることを提示している。ここでは、変換器アレイを支持する変換器ハウジングは 、探針ヘッドの空洞内に取り付けられている。この変換器ハウジングは、アソイ とは反対のハウジングの側に設けられた頂点を中心に回転可能である。２枚の可 撓性プリント基板上に形成した導体を介して、変換器アレイの各素子は、可撓性 管を通って延びる１本以上の電気ケーブルの導体に接続されている。可撓性プリ ント基板は、変換器ハウジングの周囲に楕円形状を成して配設される。

本発明の目的は、略述した前記欠点を解消することであり、より一般的には、超 音波検査法により人体を内側から最適な態様で検査することができ且つ信頼性が 高い小型の内視鏡探針を提供することにある。

このため、本発明によれば、上述した型の装置は、少なくとも１枚の可撓性プリ ント基板は、変換器ハウジング内の開口部を通って変換器ハウジング内でループ を形成し、少なくとも変換器素子の多数の接続電極で終端することを特徴とする 。

以下、多数の典型的な実施例を示す添付図面を参照して、本発明をより詳細に説 明する。

図１は、本発明に係るＴＥＥ形探針ヘッドの一実施例を示す概略破断平面図、図 ２は、図１の探針ヘッドの概略破断側面図、図３は、図１の探針ヘッドの概略平 面図であって、別の作動位置を示した図、図４は、図１及び図２の探針ヘッドの 詳細図、図５は、本発明に係る探針に使用可能で独特なプリント基板の一例を示 した図、図６は、図５のプリント基板の変形例を示した図である。

図１乃至図３は、本発明の典型的な一実施例としてのＴＥＥ形探形色針す。ＴＥ Ｅ形（食道透過超音波心臓検査）探針は、食道から食道壁を通過する超音波放射 により、心臓、或いは食道付近の人体のその他の部分を検査するために使用でき る装置である。図示した装置は、ハウジング２を備えた探針ヘッド１を有する。

このヘッド１は、可撓性管（図示せず）の可撓性端部３に接続されている。可撓 性管を貫通するボーデンケーブル４５を用いて、探針ヘッドは前方（図２に示し た方向）又は後方に曲げることができる。この動作は、端部３を介して可能とな る。必要に応じて、探針ヘッドを側方へ揺動させるために、同様のボーデンケー ブルを設けてもよい。

ハウジング２は、円形の横断面を有する接続部材６を介して可撓性管の端部３に 接続されているが、それ自体は略矩形の横断面を有してその両縁部が円形断面に なっている。ハウジング２は、円形壁７により自由端部が閉鎖されたホルダ８に 向けて僅かに広がっている。ハウジング２の内部には、整相判型の超音波変換器 が配設されている。ホルダ８は、略平坦なヘッド壁内に、円形の開口部９を備え ている。この開口部内後方には、図２から明らかなように、裏当て層１０上に位 置する略平坦な変換器１１より成る変換器が設置される。変換器１１は、多数の 互いに離間して隣合ったストリップ型変換器素子から構成されている。各変換器 素子は、例えば圧電素子より成り、図１に示した位置で探針ヘッドの長手方向軸 線Ｈに平行に延びる。裏当て層１０は、探針ヘッドの内部に向けて放射される超 音波振動を吸収する。この超音波振動は、吸収されない場合には外乱反射となる 。裏当て層１０は、例えば、適当なプラスチック材から成る電気的に絶縁された フレーム１２の内側に形成されている。

変換器１１の上方には、音響レンズ１３が配設されている。個々のストリップ型 変換器素子を適切に同期して励起することにより、ストリップ型素子に直角な平 面内の円の区分領域を走査可能な超音波ビームを得ることができる。この技術自 体は公知であり１．揺動ビームで探針ヘッドの周囲を走査するために使用するこ とができるが、この揺動は一つの平面内でのみ行われる。

レンズ１３、変換器１１、フレーム１２、及び裏当て層１０は、略円筒状の変換 器ハウソング１４内に配設されている。レンズ１３により開口部９の高さで封止 された変換器ハウジング１４は、図示例では、ビン１６上に支持された底部１５ も有する。ビン１６は２．開口部９の反対側に位置する探針ヘッド１のハウジン グ壁の孔と嵌合する。ビンの中実軸線は、変換器ハウジングの中実軸線Ｈ２と一 致し、円形開口部９の中心点は、前記中実軸線Ｈ２上に位置する。これにより、 変換器ハウジング１４は、ビンを中心に回転可能である。

図示した典型的な実施例では、変換器ハウジング１４は、図１に示した静止位置 から時計方向及び反時計方向のいずれにも約９０°回転可能である。図３は、変 換器１１が３０°回転した状態の探針ヘッド１を示す。従って、合計の回転範囲 は１８０°となり、探針ヘッド自体の位置を移動することなく、複数のストリッ プ素子から成る同一のディスク型変換器により、球の区分の空間領域を完全に走 査することができる。

変換器ハウジング１４を回転させるために、本実施例では、変換器ハウジングの 周囲にベルト１７を配設している。ベルト１７の２個の自由端部１８及び１９は 、引張ケーブル２０．２１に接続されている。引張ケーブルも又、ボーデンケー ブルとして構成され、その外側ケーブルを符号２２．２３で図示している。ベル ト１７は、間挿した金属ストリップに単一スポット溶接により接続されたばね鋼 ベルトである。金属ストリップは、プラスチック製の変換器ハウジング１４に固 定されている。静止位置において、スポット溶接部は、図１の符号２４で示した ように、探針ヘッドの長手方向軸線Ｈ１上及びその近傍に位置する。

前記各部材は、図４にも全て示されている。間挿した金属ストリップは、符号２ ５で示され、変換器ハウジング１４に適当な方法で接続されている。これにより 、ベルト１７が変換器ハウジング上で摺動するのを防いでいる。

変換器の各素子と可撓性管を通過する電気ケーブルとの間で電気的接続を行うた めに、可撓性のプリント基板を使用している。この基板上には、一方の側で個々 の変換器素子に接続されると共に他方の側で電気ケーブルのコアに接続された導 電トラックを設けている。

図１に、多数のケーブルを符号３０乃至３３で示す。可撓性プリント基板には、 符号３４．３５を付す。プリント基板は、探針ヘッドの可撓性管との接続部分Ｊ こ位置する支持板３６から延出して変換器ハウジング１４内に達している。この ため、変換器ハウジング１４は、周縁部に沿って約１８０°に亘り凹部３７を備 えている。凹部３７の高さく才、可撓性プリント基板の幅に等しい。変換器ハウ ジング１４は、裏当て層１０の下に、底部１５上に及び／又は裏当て層１０内に 固定された２本のビン３８．３９を有する。長尺の可撓性プリント基板３４．３ ５は、ビン３８．３９のそれぞれのまわりを通過する。各可撓性プリント基板は 、ストリップ型変換器素子の一方の端部に取り付けられた接続電極の方向に、裏 当て層１０の下を輪状に延びている。従って、各可撓性プリント基板は、変換器 ハウジングの周囲の空間を要しない。

図示実施例において、全てのストリップ型変換器素子用の接続電極は、探針ヘッ ドの前側に位置している。しかしながら、例えば、偶数番目の素子用の電極を前 側に、奇数番目の素子用の電極を変換器の反対側に取り付けることも可能である 。

図１に示した静止位置のみならず変換器ハウジングの回転時にも可撓性プリント 基板が変換器ハウジングの回転軸線Ｈ２を略通過するように、ビン３８．３９を 配設することが好ましい。これにより、変換器ハウジング９の回転が、可撓性プ リント基板に必要な空間を変更させることはない。図１と図３との比較から明ら かなように、変換器ハウジングの外側に延びる可撓性プリント基板の部分は、変 換器ハウジングの回転の間、僅かに位置を変えるだけである。図示したように、 ビン３８．３９は、軸線Ｈに垂直な中心線を少し過ぎた軸線Ｈの側にそれぞれ位 置している。

本実施例の支持板３６は、ケーブル３０乃至３３の端部が接続された導電トラッ クを備えたプリント基板４３．４４を、両側で支持している。プリント基板４３ ．４４の導体と可撓性プリント基板の導体間の接続点を、符号４５で示す。

図５は、上述した装置に使用可能な可撓性プリント基板５０の平ブランクの概略 図である。図示プリント基板は、２枚の翼ストリップ３４．３５より成り略■字 形の平坦なブランクを形成している。各翼ストリップ３４．３５は、プリント基 板４３．４４に接続するための第一の端部６２．６３を備えた長尺の部分６０． ６１を有する。各翼ストリップは又、取り付は状態で（図１及び図２の）前側で 変換器ハウジング１４に着座する短い横方向部分６４．６５を有する。横方向部 分６４．６５は、それぞれ端部ストリップ６６．６７を備えている。２つの横方 向部分の端部ストリップは、位置６８で互いに接続されており、２枚の翼ストリ ップ間の接続部を形成している。端部ストリップは、取り付は状態で、約９０° 折り曲げられ、その底部で変換器素子の接続電極と当接している。この接続電極 は例えば金電極であり、導電性接着剤で接続を行う。

上述した可撓性プリント基板の翼ストリップの長尺部分の幅は、裏打ち層に必要 な厚さと共に、探針ヘッドの最小高さを相当に決定することに留意されたい。

本発明の別の実施例によれば、長尺部分６０．６２は、取り付は状態で、長手方 向の折り曲げ線を中心に折り曲げられている。

図６は、この目的に適した可撓性プリント基板の平ブランクの一例を示す。可撓 性プリント基板の翼ストリップ３４．３５の長尺部分６０，６１の長手方向に延 びる導電トラックは、それぞれ折り曲げ線７４．７５の一方の側に位置する２つ の部分７０．７１及び７２．７３に分割される。これにより、可撓性プリント基 板に必要な高さは、相当低減される。

可撓性プリント基板の翼ストリップの長尺部分が折り曲げられ、且つ、可撓性プ リント基板とケーブル３０乃至３３との間に複数の接続素子を設けた場合、プリ ント基板４３．４４は両側に導電トラックを備えることができ、各プリント基板 ４３又は４４の各側は部分７０乃至７３の一つに対応する。

原則として、個別の可撓性プリント基板を２枚（又はそれ以上）使用してもよい 。単一のプリント基板を使用することにより、特に端部ストリップ内のトランク の位置決めを正確に行うことができる。各トラックの中心から中心までの距離を 適切に選定することにより、各トラックを変換器素子の金電極と正確に整列させ ることもでき、プリント基板を正確に位置決めした後は、第二のプリント基板の ずれか生じることはない。

図示例における変換器ハウジング１４は、ホルダ８の開口部９内に、封止部を形 成する単純なＯリングを介して取り付けられている。軸受スリーブ又は他の適一 つ 当な軸受構造を使用することも可能である。

上述したことから、種々の変形が可能であることは当業者には明らかである。

例えば、レンズ上にキャップを配設し、変換器ハウジングと開口部９の縁部との 間の空隙を覆うようにしてもよい。その場合、前記キャップの下に音響カプリン グ流体を塗布する必要がある。

ベルト１７の代わりに、歯付きラック等の別の伝達機構を設けてよい。このラッ クは、引張ケーブルにより長手方向に移動することができ、変換器ハウジングと 直接或いは間接的に連結された歯車と係合する。この場合、１本の引張ケーブル で行うことが可能である。変換器ハウジングを所定の静止位置に押し返すための ばねを使用してもよい。

単一の折り曲げ式又は非折り曲げ式の可撓性プリント基板の代わりに、上述した ように、２枚以上の可撓性プリント基板を設けるか、或いは、コネクタ４０．４ １の間に及びケーブル３０乃至３３に１本以上のワイヤ束を接続してもよい。

ベルト１７は、より幅を狭くすることもでき、変換器ハウジングの溝内に僅かに 凹んで配設することが好ましい。

変換器は、図示例において、略平坦且つ六角形であるが、例えば丸或いは矩形で 僅かに凹凸を有してもよい。

また、上述した探針は、原則的に、食道以外の身体空洞を通る検査に使用するこ れらの及び同様の変形は、本発明の範囲内にあると考えられる。

要約書 探針ヘッドを一方の端部に備えた可撓性管を有し、特にＴＥＥ形探針としての使 用に適した内視鏡探針。前記探針ヘッドは、多数の長尺の変換器素子から成る変 換器を有する同期アレイ型の超音波変換器手段を備えている。前記長尺の変換器 素子は、個々の素子に接続されて前記可撓性管を貫通するケーブルを介して、個 別に電気的に被制御可能である。前記変換器は、前記探針ヘッド内に取り付けら れて探針ヘッドの軸線に対して垂直な軸線を有する略円筒形の変換器ハウジング 内に取り付けられている。前記変換器ハウジングは、変換器ハウジングと共働す る駆動手段により前記アレイの平面内で前記変換器が回転可能であるように、前 記探針ヘッド内に回転可能に取り付けられている。前記長尺の変換器素子は、少 なくとも１枚の可撓性プリント基板を介して、前記可撓性管を貫通するケーブル に接続されている。前記少な（とも１枚の可撓性プリント基板は、前記変換器ハ ウジング内の開口部を通って前記変換器ハウジング内でループを形成し、少な（ とも変換器素子の多数の接続電極で終端する。

国際調査報告　ＱｒＴ／ＩＩＩ。、ｌ、、、、、Ａ。

ＰＣＴ／ＮＬ　９１１００１４１

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．探針ヘッドを一方の端部に備えた可撓性管を有し、特にＴＥＥ形探針として の使用に適した内視鏡探針にして、 前記探針ヘッドが、多数の長尺の変換器素子から成る変換器を有する同期アレイ 型の超音波変換器手段を備え、 前記長尺の変換器素子が、個々の素子に接続されて前記可撓性管を貫通するケー ブルを介して、個別に電気的に被制御可能であり、前記変換器が、前記探針ヘッ ド内に取り付けられて探針ヘッドの軸線に対して垂直な軸線を有する略円筒形の 変換器ハウジング内に取り付けられ、前記変換器ハウジングが、変換器ハウジン グと共働する駆動手段により前記アレイの平面内で前記変換器が回転可能である ように、前記探針ヘッド内に回転可能に取り付けられ、 前記長尺の変換器素子が、少なくとも１枚の可撓性プリント基板を介して、前記 可撓性管を貫通するケーブルに接続された内視鏡探針において、前記少なくとも １枚の可撓性プリント基板が、前記変換器ハウジング内の開口部を通って前記変 換器ハウジング内でループを形成し、少なくとも変換器素子の多数の接続電極で 終端することを特徴とする内視鏡探針。
2. ２．請求の範囲第１項記載の内視鏡探針にして、前記少なくとも１枚の前記可撓 性プリント基板の一部が、前記ケーブルと前記ループとの間で前記変換器ハウジ ングの軸線又はその近傍を通過し、前記変換器ハウジング内の開口部が、略１８ ０°の円弧に亘り形成されていることを特徴とする内視鏡探針。
3. ３．請求の範囲第１項又は第２項記載の内視鏡探針にして、各可撓性プリント基 板が、前記変換器ハウジング内に取り付けられた少なくとも１本のピンに沿って 案内されていることを特徴とする内視鏡探針。
4. ４．請求の範囲第３項記載の内視鏡探針にして、前記少なくとも１枚の可撓性プ リント基板が、前記変換器ハウジング内に取り付けられた２本のピンの間を案内 され、前記ピンが、前記変換器ハウジングの軸線に略平行に延びると共に、前記 ケーブルに接続された前記可撓性プリント基板の一部から見て前記変換器ハウジ ングの軸線を過ぎた位置に取り付けられ、更に変換器ハウジングの静止位置にお いて前記探針ヘッドの軸線の両側にそれぞれ位置することを特徴とする内視鏡探 針。
5. ５．前記請求の範囲のいずれか１項に記載の内視鏡探針にして、前記変換器ハウ ジングが、絶縁フレームの内側に位置して前記変換器を支持する裏当て層を有す ることを特徴とする内視鏡探針。
6. ６．請求の範囲第５項記載の内視鏡探針にして、前記変換器ハウジング内の前記 少なくとも１枚の可撓性プリント基板が、前記裏当て層の下に位置することを特 徴とする内視鏡探針。
7. ７．前記請求の範囲のいずれか１項に記載の内視鏡探針にして、前記可撓性管を 貫通する前記ケーブルの導体が、前記少なくとも１枚のプリント基板上に設けら れた導体に接続され、前記少なくとも１個のプリント基板上の前記導体が、前記 少なくとも１枚の可撓性プリント基板上の導電トラックに接続されていることを 特徴とする内視鏡探針。
8. ８．請求の範囲第７項記載の内視鏡探針にして、前記少なくとも１枚のプリント 基板と、前記少なくとも１枚の可撓性プリント基板が、支持板により支持されて いることを特徴とする内視鏡探針。
9. ９．前記請求の範囲のいずれか１項に記載の内視鏡探針にして、非折り曲げ状態 で略Ｖ字形の２枚の翼ストリップより成る単一の可撓性プリント基板を備え、 前記翼ストリップが、それぞれ長尺部分と短い横方向部分より成ると共に、それ らの横方向部分の端部を介して互いに接続され、各横方向部分が、前記導体が終 端して前記導体が分離した変換器素子に接続される端部を有することを特徴とす る内視鏡探針。
10. １０．請求の範囲第９項記載の内視鏡探針にして、前記翼ストリップの長尺部分 のそれぞれが、前記翼ストリップの長手方向に延びる折り曲げ線の両側にそれぞ れ位置する少なくとも２つのグループの導電トラックを有し、 前記翼ストリップのそれぞれが、折り曲げ線に沿って折り曲げられていることを 特徴とする内視鏡探針。
11. １１．前記請求の範囲のいずれか１項に記載の内視鏡探針にして、前記駆動手段 が、前記変換器ハウジングの周囲に巻き付けられたベルト型素子より成り、 前記ベルト型素子の自由端部が、可撓性管を貫通する引張ケーブルに接続されて いることを特徴とする内視鏡探針。
12. １２．請求の範囲第１１項記載の内視鏡探針にして、前記ベルト型素子が、ばね 鋼から成ることを特徴とする内視鏡探針。
13. １３．請求の範囲第１２項記載の内視鏡探針にして、前記ベルト型素子と前記変 換器ハウジングとの間に、金属ストリップ型部材が配設され、 前記ストリップ型部材が、変換器ハウジングに固定されると共に、単一のスポッ ト溶接により前記ベルト型素子に接続されていることを特徴とする内視鏡探針。
14. １４．請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項に記載の内視鏡探針にして 、前記駆動手段が、歯付きラックと、前記歯付きラックと係合して前記変換器に 接続された歯車より成ることを特徴とする内視鏡探針。