JPH0763468B2 - 超音波内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光結合によって信号の伝達を行う手段を設けた
超音波内視鏡装置に関する。

［従来の技術］ 近年、体腔内に挿入可能な細長の挿入部の先端側に光学
的な観察手段を設けた内視鏡が広く用いられるようにな
った。

上記内視鏡は光学的な観察を行うものであるが、光学的
観察手段の他に、超音波を送受して、音響的断層像を形
成し、この断層像によって、診断を行うための超音波内
視鏡装置がある。

従来の超音波内視鏡装置は、第４図にその電気的構成を
示すように内視鏡先端部に組込まれた超音波振動子１を
フレキシブルシャフト等に接続して回転走査し、前記振
動子１に接続された信号線２で伝送した信号をブラシ接
点3,4を介して一方は接地し、他方は外部の受信表示装
置５と、ノイズカット用のダイオード６を介して送信パ
ルス発生回路７に導いていた。

このようなブラシ接点3,4を用いた超音波内視鏡装置で
は回転中にブラシ接点3,4が瞬間的に離れたり、ブラシ
を構成する接点間の接触電位差の変化等により、受信し
た微弱な超音波信号に雑音が混入し、断層像を表示する
際にノイズとなって現われ、断層像を見苦しくする欠点
があった。又、特開昭58−41539号に開示されているよ
うにモータを先端部に収納して、その回転軸に振動子を
取付けたものもあるが第４図に示すものと同様の欠点が
ある。

このため、上記欠点を軽減するものとして第５図に示す
ような従来例がある。

即ち、破線で示す回転される側に前置増幅器８を設けて
振動子１の受信超音波信号を増幅する。この増幅器８も
振動子１の回転と同期して回転するため電源を供給する
ブラシ接点９、増幅器８の出力信号を外部に出力するた
めのブラシ接点10、コモン信号用のブラシ接点11、送信
パルス印加用のブラシ接点12が必要となる。なお、ノイ
ズカット用のダイオード６もやはり回転部側に設けられ
ている。このように構成された超音波内視鏡装置では受
信超音波信号を一旦増幅した後ブラシ接点10を通すの
で、ブラシ接点10で発生するノイズ電圧が第５図の符号
３のブラシ接点でのノイズ電圧と同等ならば、第４図に
示した構成よりもS/Nの向上が期待できる。

［発明が解決すべき問題点］ しかしながら今度は電源用の直流電流が、信号電流に重
量してコモン信号ラインに設けられたブラシ接点11に流
れるので、この直流電流によるブラシノイズが問題とな
り、やはり表示画像に雑音が現われる欠点がある。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、ブラ
シノイズが表示画像に現われるのを防止又は抑圧して診
断し易い鮮明な画像表示を行い得る超音波内視鏡装置を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明は挿入部の先端側に組込まれ、回転走査される超
音波振動子からの信号を、共に回転される前置増幅器で
増幅した後、光結合手段を介して表示装置側に伝送する
と共に、該光結合手段の電源を光学的観察手段のための
照明光の一部を、光起電力素子に照射して、その光起電
力を利用する構成にしてブラシ接点によるノイズの混入
を防止し、光結合手段の電源の簡素化を図っている。

［実施例］ 第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の原理的な構成を示し、第２図は具体的構
成を示す。

第１実施例の超音波内視鏡装置21はその内視鏡挿入部22
の先端部23に、超音波トラスンデューサを構成する超音
波振動子24が配設され、該超音波振動子24は挿入部22内
を挿通された（螺旋管等で形成された）フレキシブルシ
ャフト25を介してモータ等の回転駆動手段で回転走査さ
れるようになっている。

上記フレキシブルシャフト25はその中空部内に、振動子
24に一方の端部側が接続された同軸等のケーブル26が挿
通され、このケーブル26の他端は手元操作部27に導かれ
ている。この手元操作部27内にはアンプユニット28が設
けられ、フレキシブルシャフト25と一体となって回転駆
動される。

しかして、上記振動子24と接続されたケーブル26の他端
はアンプユニット28内の低雑音指数の前置増幅器29の入
力端に接続されている。この前置増幅器29の出力端は発
光素子としての発光ダイオード31の一端（アノード）に
接続されている。

上記発光ダイオード31の他端（カソード）は増幅器29及
びケーブル26のコモンラインと光起電力素子としての太
陽電池32のカソードとアンプユニット28のコモン端子に
接続されている。この発光ダイオード（LED）31は、前
置増幅器29と共に、アンプユニット28内に収納されてい
る。しかして、この発光ダイオード31に対向するように
受光素子としてのフォトトランジスタ33がアンプユニッ
ト28外に固定配置され、フォトトランジスタ33の出力端
は受信表示装置34に接続され、フォトトランジスタ33の
両端に現われた高周波信号を受信表示装置34側に伝送で
きるようにして、光結合による信号伝送手段が形成され
ている。

また、破線で示す回転部に存在する前置増幅器29の電源
は、照明用光学系（ライトガイド）35の光の一部を用い
て回転部の周囲に円環状に設けられた太陽電池32に起電
力を起こさせ、その起電力を前置増幅器29の電源端子に
印加して電源に利用すると共に、前置増幅機29の出力で
発行ダイオード31を点滅して光による信号を出力できる
ようになっている。

尚、上記ライトガイド35の入射端は光源装置36に接続で
きるようになっており、光源ランプ37の光が凹面鏡38で
反射された後、コンデンサレンズ39で集光して照射され
るようにしてある。

また、送信パルス発生回路41の出力は、ブラシ接点42と
ダイオード43を介してケーブル26に接続されると共に、
アンプユニット28におけるコモン端子はダイオード44、
ブラシ接点45を介して外部のコモン信号ライン（送信パ
ルス発生回路41のリターン）に接続されている。

上記第１実施例の具体的構造は、第２図に示すようにな
っている。

即ち、第１実施例の超音波内視鏡装置21は、体腔内等に
挿入して観察等行うことができるように細長に形成した
中空の挿入部22の先端近傍に観察光学系51及び照明光学
系52が収納され、さらにこれら光学系51,52に隣接する
先端部23には超音波トランスデューサ（超音波探触子）
53が配設されている。この超音波トランスデューサ53
は、送信用の高周波パルス（送信パルス）の印加による
超音波の発生及び受信した超音波を電気信号に変換する
超音波振動子24と、その両面に形成された電極と、振動
子24の一方の送受波面に形成された集音用の音響レンウ
54と、他方の面に設けたダンピング部材55とで構成され
ている。

上記超音波トランスデューサ53は挿入部22内を挿通され
た中空のフレキシブルシャフト25の前端に中空パイプ56
を介して接続され、このフレキシブルシャフト25の後端
は手元操作部27内に延設され、パイプ57に接続されてい
る。

このフレキシブルシャフト25内を挿通されたケーブル26
は、操作部27内においてパイプ57の後端に取付けたユニ
ットアンプ28の入力側に接続されると共に、（第２図で
は省略されている）ダイオード43,44を介してパイプ57
外周に取付けたリング状の導体部58,59に接続されてい
る。これら導体部58,59は回転された場合ブラシ接点45,
42とそれぞれ接触するようになっている。又、上記パイ
プ57の外周に、リング状の太陽電池32が取付けてあり、
この外周にはライトガイド35の分岐された出射端60が対
向するように固定してある。

さらに、上記パイプ57はギヤ61が取付けられ、このギア
61は操作部27内に収納されたモータ62の回転軸に取付け
られたギヤ63と歯合して、回転駆動されるようになって
いる。

ところで、上記パイプ57の後端に取付けられたアンプユ
ニット28は、その回転中心となる部分に発光ダイオード
31が取付けてありレンズ等を介して、対向配置されたフ
ォトトランジシタ33に信号を伝達できるようにしてあ
る。

このフォトトランジスタ33のコレクタはケーブル64を介
して受信表示装置34に接続されている。

又、上記ブラシ接点42,45も同軸ケーブル65を介して送
信パルス発生回路41に接続されている。

尚、観察光学系51は像伝送手段としてのイメージガイド
66の前端に光学像を結び、の光学像はイメージガイド66
の後端に伝送され接眼部67内の接眼レンズ68を介して拡
大観察できるようにしてある。

上記超音波トランスデューサ53は超音波を伝達するゴム
等のキャップ71内に収納され、このキャップ71内に収納
されたトランスデューサ53の周囲は超音波伝達媒体（液
体）72で充満されている。又、このトランスデューサ53
が取付けられたパイプ56はシール機能を有する軸受73で
枢支されている。

このように構成さた第１実施例によれば、ライトガイド
35を介して光源ランプ37の光を太陽電池32に照射し、そ
の起電力で前置増幅器29を作動させる電源に用いて、振
動子24で受波された微弱な信号を増幅してフォトダイオ
ード31で光変調し、この光をこのフォトダイオード31に
対向するフォトトランジスタ33に伝送する光結合による
信号の伝送手段を形成している。このため、振動子24及
びフォトダイオード31側が回転駆動されても、その回転
に左右されることなく、信号の伝送を行うことができ
る。従って、従来例におけるブラシ接点による雑音の混
入を解消できる。

換言するならば、受信信号の経路及び電源の供給経路に
ブラシ接点を用いていないので、ブラシノイズが受信信
号にのる虞れがなく、また光結合で回転側と固定側を結
合しているため、結合部における外乱ノイズの影響がな
く、さらに結合部を小型化、軽量化できる。また、内視
鏡部内の電源と外部の電源とが完全に分離されているた
め、電源ラインを通してのノイズの回り込みがなく、S/
Nの優れた断層像が得られる。なお、送信パルスがブラ
シ接点42あるいはブラシ接点45等を経て伝送される場
合、これらブラシ接点42,45で発生するノイズ電圧は通
常ダイオードの順方向電圧以下なので、ダイオード43,4
4で防止され、受信信号には影響を及ぼさない。又、送
信パルスのタイミグと受信信号とのタイミングをずらす
ことによってその影響を解消できる。

第３図は本発明の第２実施例の主要部を示す。

この第２実施例では、前置増幅器29は、挿入部22の先端
側の例えばパイプ56に取付けてあり、この前置増幅器29
で増幅した信号はフレキシブルシャフト25内のケーブル
26を介して、フレキシブルシャフト25後端に取付けたパ
イプ57に固定したフォトダイオード31で光変調する様に
している。

上記前置増幅器29を振動子24近傍に設けたこと以外は、
上記第１実施例と同様の構成である。

この第２実施例によれば、振動子24で圧電変換された受
波信号は微弱であるので、ケーブル26を経て増幅するよ
りも、増幅した後にケーブル26で後方に伝送しているた
め、ケーブル26による信号成分の減衰の影響を軽減でき
るので、S/Nを大きくできる。

尚、上記第２実施例において、光結合部を挿入部22の前
方側に設けるようにしても良い。

尚、送信パルスをブラシ接点を用いることなく、ロータ
リートランスを用いて伝送するように構成することもで
きる。又、太陽電池等光起電力を有する素子を用いる代
りにロータリートランスを用いて、前置増幅器用の電源
を形成しても良い。つまりロータリートランスで伝送さ
れた交流信号を整流して、その平滑化した直流電圧を前
置増幅器の電源に利用するようにしても良い。又、回転
される部分に電池等を取り付け、前置増幅器等の電源に
用いるようにしても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、受信信号の経路にブ
ラシ接点を用いることなく光結合で信号の伝送を行って
いるので、ブラシ接点によるノイズが受信信号に混入す
ることがなく、S/Nの良好な断層像を得ることができ、
また、光結合手段の電源を光学的観察手段のための照明
光の一部を、光起電力素子に照射して、その光起電力を
利用しているため、電源の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の電気的構成を示す回路図、第２図は第１
実施例の構成図、第３図は本発明の第２実施例の主要部
を示す構成図、第４図は従来例を示す回路図、第５図は
他の従来例を示す回路図である。 21……超音波内視鏡装置 22……挿入部、24……振動子 25……フレキシブルシャフト 26……ケーブル、27……操作部 28……アンプユニット 29……前置増幅器、31……発光ダイオード 32……太陽電池 33……フォトトランジスタ 34……受信表示装置、35……ライトガイド 36……光源装置 53……超音波トランスデューサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的観察手段を備えた内視鏡における挿
   入部先端側に超音波送受信用で回転駆動される超音波ト
   ランスデューサを収納した超音波内視鏡装置において、 この超音波トランスデューサで受信された超音波信号を
   表示装置に伝送する経路途中に発光素子と受光素子で形
   成した光学的な信号結合手段を設けると共に、該光学的
   な信号結合手段は光学的観察手段のための照明光の一部
   を回転駆動される光起電力素子に照射して、その光起電
   力が電源に利用されることを特徴とする超音波内視鏡装
   置。