JPH07163565A - フレキシブルシャフト及びこのフレキシブルシャフトを用いた超音波プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、先端部に要求される柔軟性と、道
中部に要求される進直性との、両方を満足し、かつ座屈
の発生を防止することのできるフレキシブルシャフト及
びこのフレキシブルシャフトを用いた超音波プローブを
提供することを目的とする。 【構成】 本発明に係る超音波プローブは、可撓性を有
し一方の側に接続される駆動部からの回転力を他方の側
に伝達し得るように線材を螺旋状に巻回して形成される
トルク伝達手段と、このトルク伝達手段を囲繞するよう
に線材を螺旋状に巻回して形成される外装手段と、この
外装手段の外周面を被覆するチューブとを具備して、前
記トルク伝達手段と外装手段の内、少なく共、外装手段
を構成する螺旋状の線材は所定の間隙を有して巻回され
ていることを特徴とするフレキシブルシャフトを用い
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フレキシブルシャフト
及びこのフレキシブルシャフトを用いた超音波プローブ
に関し、特に体腔内超音波診断装置等で使用され体腔内
に挿入する超音波プローブへの適用に適したフレキシブ
ルシャフト及びこのフレキシブルシャフトを用いた超音
波プローブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は被検体に苦痛を与える
ことなく、かつ簡単に被検体内部をリアルタイムで画像
表示して検査を行うことが出来ることから、近年、急速
に普及しつつある。この超音波診断装置は、例えば周波
数が数〜数十ＭＨｚの超音波を被検体に入射し、主とし
てこの入射された超音波の反射波を利用して画像をリア
ルタイムで得ることのできるものである。

【０００３】また、体腔内超音波診断装置は、内視鏡の
鉗子孔を利用して体腔内に細径超音波プローブ（探触
子）を挿入し、体腔内から超音波を発射して消化管診断
を行い、或いは血管へ直接、細径超音波プローブを挿入
して血管内診断を行うようにした超音波診断装置であ
る。この細径超音波プローブは、その挿入部先端に設け
られる超音波振動子を機械的にラジアル走査して超音波
映像を得るようにしている。

【０００４】図３に示す細径超音波プローブの構造図を
参照して、従来の超音波プローブの一例を説明する。図
３に示す細径超音波プローブは、超音波振動子を内装す
る振動子ヘッド１の周囲に音響窓３を形成し、この音響
窓３と振動子ヘッド１との間に音響伝達媒体５、例えば
水等を充満させている。これにより振動子ヘッド１をプ
ローブ内を自在に回転させてラジアル走査を行うと共
に、被検体に向けて超音波を発射し超音波診断を行い得
るようにしている。

【０００５】また、超音波プローブの細径実現のため、
振動子ヘッド１を回転駆動する回転駆動部及び回転位置
を検出する位置検出器は、図示しない挿入部外の手元操
作部に設置されており、先端部の振動子ヘッド１とはフ
レキシブルな筒状のトルク伝達シャフト７により連結さ
れ、このトルク伝達シャフト７を介して当該振動子ヘッ
ド１に回転力を供給している。

【０００６】さらに、このトルク伝達シャフト７の周囲
は柔軟性の高い回転軸受けチューブ９で覆われており、
回転部分であるトルク伝達シャフト７と被検体との間の
接触を防止すると共に、チューブ９とトルク伝達シャフ
ト７との間にも音響伝達媒体５を充満させてトルク伝達
シャフト７の回転に対する摩擦を低減させるようにして
いる。

【０００７】また、この細径超音波プローブを内視鏡と
組み合わせて使用する場合についてみると、被検体の目
的部位とプローブ先端部分の音響窓３との接触性の向上
を図るために、内視鏡鉗子孔から突出するプローブ先端
部分近傍には柔軟性が要求されるが、細径超音波プロー
ブを当該内視鏡鉗子孔へ挿入する場合を考慮したときに
は、当該先端近傍以外の部分ではある程度の進直性が必
要とされる。つまり先端部とそれ以外の道中部とでは硬
度の差異が要求される。

【０００８】さらに、この従来の細径超音波プローブに
おいては、図３に示すように、チューブ９の内壁部を、
金属線を密着してスパイラル状に巻回して形成されたス
パイラル線管２１で支持する構造となっており、先端部
に要求される柔軟性と、道中部に要求される進直性と
の、両方を満足するような道中部の硬さを保つことまで
は考慮されていなかった。

【０００９】すなわち、スパイラル線管２１が密着巻き
にして形成されているため、道中部を湾曲させた場合、
図２（Ａ）に示すように、湾曲させた内側のスパイラル
線管２１のスパイラル線７の並びが乱される、いわゆる
座屈を生じ、トルク伝達シャフト７とスパイラル線管２
１との間で摩擦が増大し、トルク伝達シャフト７に回転
むらが生じて、超音波画像に乱れが発生するといった問
題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の細径超音波プローブは、チューブの内壁部を密着巻き
にしたスパイラル線管で支持する構造となっており、先
端部に要求される柔軟性と道中部に要求される進直性の
両方を満足するような道中部の硬さを保つことは考慮さ
れていなかった。

【００１１】また、スパイラル状に密接して巻いたスパ
イラル線管が使用されているため、道中部を湾曲させた
場合、図２（Ａ）に示すように、湾曲させた内側のスパ
イラル線管のスパイラル線の並びが乱されるいわゆる座
屈を生じ、トルク伝達シャフトとスパイラル線管との間
で摩擦が増大し、トルク伝達シャフトに回転むらが生じ
て、超音波画像に乱れが発生するといった問題点があっ
た。

【００１２】本発明は、トルク伝達シャフトの先端部に
要求される柔軟性と、道中部に要求される進直性との両
方を満足するような道中部の硬さを保つと共に、座屈の
発生を防止することのできるフレキシブルシャフト及び
このフレキシブルシャフトを用いた超音波プローブを提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願第１の発明のフレキシブルシャフトは、可撓性を有
し一方の側に接続される駆動部からの回転力を他方の側
に伝達し得るように線材を螺旋状に巻回して形成される
トルク伝達手段と、このトルク伝達手段を囲繞するよう
に線材を螺旋状に巻回して形成される外装手段と、この
外装手段の外周面を被覆するチューブとを具備して、前
記トルク伝達手段と外装手段の内、少なく共、外装手段
を構成する螺旋状の線材は所定の間隙を有して巻回され
ていることを要旨とする。

【００１４】また、本願第２の発明の超音波プローブ
は、可撓性を有し一方の側に接続される駆動部からの回
転力を他方の側に伝達し得るように線材を螺旋状に巻回
して形成されるトルク伝達手段と、このトルク伝達手段
の先端部に設けられ、超音波振動子を備えて所定方向に
超音波を射出する超音波射出手段と、前記トルク伝達手
段を囲繞するように線材を螺旋状に巻回して形成される
外装手段と、この外装手段の外周面を被覆するチューブ
として、前記トルク伝達手段と外装手段の内、少なく
共、外装手段を構成する螺旋状の線材は所定の間隙を有
して巻回されていることを要旨とする。

【００１５】さらに、本願第３の発明は請求項１，２記
載のフレキシブルシャフト及びこのフレキシブルシャフ
トを用いた超音波プローブの螺旋状に形成した線材の巻
線間隔は、部分的に粗あるいは密にした部分が設けられ
ていることを要旨とする。

【００１６】

【作用】本願第１の発明のフレキシブルシャフトは、ト
ルク伝達手段と外装手段とを金属線等の線材を螺旋状に
巻回して形成し、さらにこの内、少なく共、外装手段は
螺旋状の線材の巻間隔を所定の間隙を有するようにして
巻回していることから、シャフト部分を湾曲させた際に
隣接する線材と干渉することがなく、そのため座屈の発
生が防止される。

【００１７】本願第２の発明の超音波プローブは、前記
第１の発明のフレキシブルシャフトの先端部分に接続さ
れていることから、可撓性に優れかつ座屈の発生のない
ものとなる。

【００１８】本願第３の発明のフレキシブルシャフトは
少なく共外装手段の巻線間隔に対して、部分的に粗ある
いは密にした部分を設けるようにしてあることから、先
端部に要求される柔軟性と、道中部に要求される進直性
の両方を満足させることが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。

【００２０】図１は、本発明に係り、体腔内超音波診断
装置で使用される超音波プローブのフレキシブルシャフ
トを含む先端部分の構成を示す構造図であり、図中、図
３で示したものと同一のものは、同一の記号で示してい
る。

【００２１】まず、図１を参照してフレキシブルシャフ
トを含む超音波プローブの構成を説明する。可撓性を有
しフレキシブルなフレキシブルシャフトの一側の端部に
設けられた超音波プローブの挿入部の先端に、超音波の
照射方向が挿入方向と略垂直となる向きに振動子ヘッド
１を配置し、このフレキシブルシャフトの他側の端部近
傍の図示しない手元操作部に回転駆動部及び位置検出器
を設ける。この回転駆動部と振動子ヘッド１との間を当
該フレキシブルシャフトを構成するトルク伝達シャフト
７で連結し、このトルク伝達シャフト７を介して回転駆
動部より回転力を振動子ヘッド１に伝える。これによ
り、振動子ヘッド１を回転させて機械的ラジアル走査が
できるようにし、位置検出器は振動子ヘッド１の回転の
向きを検出できるようにしている。

【００２２】手元操作部の操作により超音波出力信号が
信号線１５を介して振動子ヘッド１に取り付けられてい
る振動子に出力され、同振動子を振動させて超音波を発
生させ、音響窓３を通して被検体に向けて超音波を発射
する。被検体からの反射波は逆の経路をたどり、振動子
ヘッド１に取り付けられている振動子で受波され、同振
動子で電気信号に変換され、手元操作部に伝送され超音
波画像が得られる。このとき音響窓３と振動子ヘッド１
間は音響伝達媒体５（例えば水等）を充満させた状態と
して、超音波の透過が良くなるようにしている。

【００２３】トルク伝達手段としてのトルク伝達シャフ
ト７としては、円筒形状に密着巻きされたスパイラル線
管が使用され、これによりフレキシブルな特性を持たせ
て自在に湾曲させることができるようにしている。

【００２４】このトルク伝達シャフト７の周囲を若干の
間隙を有して外装手段としてのスパイラル線管１１で覆
うように巻回し、すなわち囲繞する。このスパイラル線
管１１のスパイラル巻線は、トルク伝達シャフト７とし
て用いられているスパイラル線の線形より若干大きな径
を有する平型の金属線（約０．５×０．２ｃｍ）を使用
し、超音波プローブの挿入部の先端から所定の距離の部
分、例えば約１０ｃｍの所で所定の幅で、巻線間隔を粗
にした部分を設け、その他の部分では密に巻いた構造と
している。このスパイラル線管１１はチューブ９と共に
軸受け部１３で振動子ヘッド１と固定するようにしてい
る。

【００２５】また、このスパイラル線管１１とトルク伝
達シャフト７間に設けられる間隙は、トルク伝達シャフ
ト７が自在に回転しうるに十分な間隔であり、この隙間
部分に上記と同様に音響伝達媒体５を充満させて、トル
ク伝達シャフト７の回転による摩擦を低減させる。ま
た、トルク伝達シャフト７に用いられているスパイラル
線管とスパイラル線管１１のスパイラル巻線は、巻方向
を相互に逆巻きとして巻線同士が干渉しないようにして
トルク伝達シャフト７の回転による摩擦をさらに低減さ
せるようにする。

【００２６】さらに、このスパイラル線管１１の周囲を
ウレタン等の円筒形状のチューブ９で覆う。これにより
スパイラル線管１１と被検体との間の接触が防止され
る。

【００２７】上述したように、巻線間隔を粗にした部分
を設けることにより、それより先端に位置する超音波プ
ローブの挿入部の柔軟性を高めることができ、変形が容
易となるため、被検体との接触性の向上を図ることが可
能となり、また、その他の部分では密に巻いた構造とし
ているため、超音波プローブの道中部の進直性を高める
ことができ、内視鏡鉗子孔への挿入性も良くすることが
可能となる。

【００２８】図２（Ａ）に示すように、従来は密着巻き
にしたスパイラル線管１１を使用し、道中部を湾曲させ
た場合、湾曲させた内側のスパイラル線管１１のスパイ
ラル線１７の並びが乱されるいわゆる座屈を生じ、トル
ク伝達シャフト７とスパイラル線管１１との間で摩擦が
増大し、トルク伝達シャフト７に回転むらが生じて、手
元操作部の位置検出器における振動子ヘッド１の方位分
解能が低下し、また、超音波画像に乱れが発生した。

【００２９】一方、本実施例では、例えば内視鏡のアン
グル操作部等の湾曲の多い部分に位置するスパイラル線
管１１の部分に対して、図２（Ｂ）に示すようにスパイ
ラル線管１１のスパイラル線の巻線間隔を粗にすること
により、湾曲部で座屈が発生しないようにすることがで
き、摩擦の増大による回転むらを低減し、画像歪みのな
い良好な超音波画像を得ることができる。

【００３０】従って、スパイラル線管１１のスパイラル
線の巻線間隔に対し、粗にした部分と密にした部分とを
設けることにより、粗にした部分では柔軟性を高め、密
にした部分では硬度を高め進直性を向上させることがで
き、所望の硬さのスパイラル線管１１を得ることができ
る。なお、トルク伝達シャフト７のスパイラル線の巻線
間隔を、粗にした場合にも同様な効果が得られることは
いうまでもない。

【００３１】また、さらに柔軟性が高められることによ
り被検体との接触性の向上が図れ、診断に必要な画像が
得られやすくなり、診断の時間を短くすることができ
る。また、湾曲部で座屈が発生しないように防止するこ
とができるため、回転むらを低減して方位分解能の低下
を防止すると共に、画像歪みのない良好な超音波画像を
得ることができる。

【００３２】上述したように、本実施例のフレキシブル
シャフト及びこのフレキシブルシャフトを用いた超音波
プローブは、トルク伝達シャフトを覆うチューブの内壁
部を支持するスパイラル線管を、巻線間に所定の間隔を
設けて螺旋状に形成した金属線で形成するようにしたこ
とから、先端部に要求される柔軟性と、道中部に要求さ
れる進直性との両方を満足するような道中部の硬さを備
えることができ、かつ座屈の発生を防止することができ
る。これにより、超音波プローブの先端部を被検体の目
的部に接触させることが容易となり、また内視鏡鉗子孔
への挿入性を良くすることが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
先端部に要求される柔軟性と、道中部に要求される進直
性の両方を満足し、かつ座屈の発生を防止することので
きるフレキシブルシャフト及びこのフレキシブルシャフ
トを用いた超音波プローブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波プローブの一実施例を示す
断面構造図である。

【図２】（Ａ）は従来のフレキシブルシャフトを湾曲さ
せたときの状態を示す説明図であり、（Ｂ）は本発明に
係るフレキシブルシャフトを湾曲させたときの状態を示
す説明図である。

【図３】従来のフレキシブルシャフトの構成を示す断面
構造図である。

【符号の説明】

１ 振動子ヘッド ３ 音響窓 ５ 音響伝達媒体 ７ トルク伝達シャフト ９ チューブ １１ スパイラル線管 １３ 軸受け部 １５ 信号線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性を有し一方の側に接続される駆動
   部からの回転力を他方の側に伝達し得るように線材を螺
   旋状に巻回して形成されるトルク伝達手段と、 このトルク伝達手段を囲繞するように線材を螺旋状に巻
   回して形成される外装手段と、 この外装手段の外周面を被覆するチューブとを具備し
   て、前記トルク伝達手段と外装手段の内、少なく共、外
   装手段を構成する螺旋状の線材は所定の間隙を有して巻
   回されていることを特徴とするフレキシブルシャフト。
2. 【請求項２】 可撓性を有し一方の側に接続される駆動
   部からの回転力を他方の側に伝達し得るように線材を螺
   旋状に巻回して形成されるトルク伝達手段と、 このトルク伝達手段の先端部に設けられ、超音波振動子
   を備えて所定方向に超音波を射出する超音波射出手段
   と、 前記トルク伝達手段を囲繞するように線材を螺旋状に巻
   回して形成される外装手段と、 この外装手段の外周面を被覆するチューブとを具備し
   て、前記トルク伝達手段と外装手段の内、少なく共、外
   装手段を構成する螺旋状の線材は所定の間隙を有して巻
   回されていることを特徴とする超音波プローブ。
3. 【請求項３】 前記螺旋状に形成した線材の巻線間隔
   は、部分的に粗、あるいは密にした部分が設けられてい
   ることを特徴とする請求項１，２記載のフレキシブルシ
   ャフト及びこのフレキシブルシャフトを用いた超音波プ
   ローブ。