JPS5967942A - 体腔内超音波走査装置 - 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】 本発明は超音波ミラーまたは超音波探触子の回転角度検
出手段を有し、超音波断ノー像を描出する体腔内超音波
走査装置に関する。

第１図は従来の体腔内超音波走査装置を備えた体腔内超
音波診断装置の外観図である。

第１図の如く体腔内超音波診断装置は内視鏡１、制御処
理回路２及びモニタ装置３にて構成されている。上記内
視鏡１は可撓性の挿入部４、観察部５、操作ハンドル６
等で構成され、挿入部４はその先端部に収納部７、照明
用窓８、観察用窓９とを具備している。

以上の如く構成された体腔内超音波診断装置においては
前記収納部７内に超音波探触子及び超音波反射鏡等が収
納されておシ、前記制御処理回路２と併せ体腔内超音波
走査装置を構成している。従ってこの収納部７を体腔内
に挿入し、超音波ビームを放射回収し、制御処理回路２
にて画像処理を施すことによシ、モニタ装置３上に超音
波断層像を映出することが可能となる。

その際、超音波探触子または超音波反射鏡をラジアル走
査するためにその回転角度を検出する必要が生ずる。こ
の回転角度検出方法の周知技術として特開昭５７−５２
４４４号に開示されたものがある。

第２図は上記技術を説明するための図であシ、第１図に
おける挿入部４の先端部の内部構造を示す拡大断面図で
ある。なお以後第１図〜第１４図において同一部分には
同一符号を付し、一度説明した部分については説明を省
くことにする。

第２図において図示しない光源からの光はライトガイド
１０全通して照明用窓８から体腔内に照射される。また
、観察用窓９からの光学像はイメージガイドＩＩ全通し
て第１図の観察部５から目視可能となる。

一方、収納部７内には円筒をその中心軸に対して４５°
の方向に切断した形状の超音波反射鏡１２が、前記中心
軸に軸一致した回転軸１３を中心として回転自在に設置
されている。また、この回転軸１３には回転角度検出板
１４が固定されており、前記超音波反射鏡１２とともに
、コイルワイヤ等による動力伝達部材１５を介して図示
しないモータによりて回転駆動される。

また、前記超音波反射鏡１２に対向して超音波探触子１
６が設けられておυ、その一部に接続された導線１７に
よって前記制御処理回路２に導かれている。まｆｃｌＢ
は有機樹脂等からなるバルーンゴムで多シ、その開ロ部
井参１ハ０リング１９によりて挿入部４の外壁に圧着さ
れている。このバルーンゴム１８内にはオイル、水等の
超音波伝達媒質２０が充填されている。

上記構成の体腔内超音波走査装置において、今図示しな
いモータによシ与えられた回転駆動力は動力伝達部材１
５を介して超音波反射鏡１２を回転駆動する。ｆた前記
制御処理回路２から導線１７を介して導かれた高周波ノ
クルスは超音波探触子１６によシ超音波ビームに変轡さ
れ、前記超音波伝達媒質２０内を通り超音波反射鏡Ｉ２
に当たる。さらにこの超音波ビームは９０°進行方向を
変えられ、超音波反射鏡１２の回転に伴って体内をラジ
アル方向に連続放射される。体内の対象物から反射した
超音波エコー信号は再び超音波反射鏡１２によシキｆツ
チ妊れ、再度超音波探触子１６に回収される。かくして
超音波探触子１６は前記超音波エコー信号を電気信号に
し、導線１７を介して前記制御処理回路２に送出するこ
とにより前記モニタ装置３上に超音波断層像を描出させ
ることになる。

第３図は第２図における超音波反射鏡１２、゛　回転角
度検出板１４等で構成される回転角度検出機構のみを抽
出した斜視図である。

第３図において回転角度検出板１４はその検出面２４ａ
が回転方向に対してテーノや形状に形成されておシ、こ
の検出面２４ａに対向してオプチカル・ファイバ２１．
２２が並設されている。これらオプチカル・ファイバ２
１．２２の一端にはそれぞれ発光素子２３、受光素子２
４が接続されている。従って発光素子２３から出射した
光はオプチカル・ファイバ２１を通って前記回転角度検
出板１４の検出面１４ｍに向けて照射される。さらに検
出面１４ｈによシ反射した光はオプチカル・ファイバ２
２を通って受光素子２４に入射する。

一方、前述した如く回転角度検出板Ｉ４の検出面１４ａ
は回転方向に対してテーパ状に形成されているので、こ
の回転角度検出板１４を回転させると、オプチカル・フ
ァイバ２１の出射端面翻中１及びオプチカル・ファイバ
２２の入射端面を壕４と検出面２４ｍとの間の距離が連
続的に変化する。その結果、受光素子２４への入射光量
も変化するので受光素子２４は前記回転角度検出板の回
転角度、即ち超音波反射鏡１２の回転角度に応じた出力
電圧を前記制御処理回路２に伝達することになる。なお
２５は超音波反射鏡１２を、動力伝達部材Ｉ５を介して
回転駆動するモータである。

第４図に前記制御処理回路２及びモニタ装置３のブロッ
ク図を示す。

第４図おいてモータ２５はモータ駆動電源３０によシ一
定速度で回転駆動されている。このモータ２５によシ回
転駆動される回転角度検出板１４の回転角度は発光素子
２３、受光素子２４及びオプチカル・ファイバ２１．２
２等を有する回転角度検出器３１で検出され、超音波反
射鏡１２の回転角度θに和尚する信号となる。

この信号は自問数発生回路３２及びｃｏｓ関数発生回路
３３に供給され、血θ及びｃｏｓθに変換された信号と
なる。

一方、回転角度検出器３１の出力信号は超音波送受波信
号処理回路３４の比較回路３５にも供給され、超音波反
射鏡１２の回転角度が一定の角度θ０を超えると次段の
トリガパルス発生回路３６に出力信号が送出される。こ
の信号はトリガパルス発生回路３６によ５）リガパルス
となり、のこぎり波発生回路３７に供給される。

ここで発生されたのこぎシ波及び前記画θおよびｃｏｓ
θ信号は乗算器等で構成された掃引信号発生回路３８に
供給され、増幅器３９を介してモニタ装置３のＸ偏向信
号及びＸ偏向信号に変換される。

一方、トリガパルス発生回路３６で発生したトリガパル
スは高周波ノ４ルス発生回路４０にも供給される。この
高周波パルス発生回路４０にて発生した高周波パルスは
増幅器４１で増幅された後、超音波探触子１６に供給さ
れる。超音波探触子１６はこの高周波・ぞルスによシ超
音波を人体内に照射し、さらに反射され帰還した超音波
エコー信号を電気信号に変換する。この信号は検波回路
４２で検波され増幅器４３で増幅された後、前記モニタ
装置３の２軸、即ち輝度変調信号として供給される。か
くしてモニタ装置１≦７には放射状に走査されたセクタ
状の超音波断層像が描出されることになる。

上記構成の従来の体腔内超音波走査装置では超音波反射
鏡１２の回転角度検出方法が光電変換によるため、装置
内におけるオプチカル・ファイバ２１．２２の出射及び
入射端面と回転角度検出板１４との関係位置によって検
出値に変動を生ずる。従ってこれらの回転角度検出機構
を装置に装着する際には高い精度を要求されるうえ、前
記回転角度検出板Ｉ４の検出面１４ａが十分に゛均一で
ないと余分なノイズを生じてしまう。その結果、装置自
体が複雑になるという問題があった。また上記の如く回
転角度検出板１４を用いるため、装置の小屋化を図れな
いという問題があった。加えて回転角度の検出精度の低
さから画像のプレ等が生じ、画像が不鮮明になるという
問題もあった。

本発明はかかる問題点に基づきなされたものであシ、そ
の目的は超音波反射鏡または超音波探触子の回転角度を
高い精度で検出することにより、画像が鮮明でかつ装置
自体も簡素化及び小型化された体腔内超音波走査装置を
提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、超音波反射鏡もしく
は超音波探触子の円筒底面または側面部に配設された複
数の誘電体ビットが摺動子上を摺動することによシ発生
する静電容量の変化を検出し、前記超音波反射鏡もしく
は超音波探触子の転軸角度をディジタル量として検出し
回転角度検出精度の向上を図ったことを特徴としている
。

以下、第５図〜第１２図を参照して本発明の一実施例で
ある体腔内超音波走査装置について説明する。

第５図は本実施例の体腔内超音波走査装置を用いた体腔
内超音波診断装置の挿入部先端における内部構造を示す
断面図である。

第５図において第２図と異なる点は、回転角度検出板１
４を除去した点と、超音波反射鏡１２の円筒底面部上に
複数の凹凸を有するビット列５０を設けた明たな超音波
反射鏡５１を用いた点である。

第６図にこの超音波反射鏡５１の斜視図、第７図（＝）
　（ｂ）にそれぞれ同正面図及び側面図を、また第８図
に第５図の摺動子５２の拡大斜視図、第９図に前記ビッ
ト列５０と摺動子５２の摺動状態を説明する図をそれぞ
れ示す。

第６図及び第７図（、）　（ｂ）に示す如く、超音波反
射鏡５１０円筒底面部には第一の電極である接地電極５
３ｆ介して複数の凹凸を有するビット列５０が設けられ
ている。前記接地電極５３の材質はアルミニウムないし
はタンタルでオシ、超音波ミラー５０の端面上に蒸着ま
たはスパッタリング等の方法によｐ固着されている。こ
の接地電極５３は回転軸５４及び第５図における軸受部
５５を通じてアースされている。また前記ビット列５０
はポリスチレン等の誘電体で形成され、真空中でグロー
放電させることにより重合体にし表面を強固なものにす
る。なおビット列５０はアルマイトでおっても良い。ま
た第７図（ａ）に示す如く、ビット列５０の一つのピッ
ト５０ａは他のピットに比べて円周方向の長さが長くな
っている。

第８図は前記摺動子５２の拡大斜視図であ広５２２Ｌは
リン青銅等の良導体にてなるイタノ々ネであυ、導線に
て図示しない制御処理回路と接続される。また、５２ｂ
はサファイヤ（Ａｔ２ｏ３）　。

ダイヤモンド等の電極保護材、５２ｃはこの電極保護材
５２ｂにスパッタリング等で固着されい形状及び大きさ
となっている。この摺動子５２とビット列５０の摺動状
態は第９図に示す通シである。

第１０図は上記構成の超音波反射鏡５１と摺動子５２か
ら回転角度を検出し、モニタ装置３上に超音波断層像を
描出するための新たな制御処理回路５６及びモニタ装置
３を示すブロック図である。

今、前記超音波反射鏡５１を回転させると前記ビット列
５０の各ピット及び摺動子５２が摺動することによシ、
摺動子５２の電極５２ｃと接地電極５３との間の静電容
量がピットの深さの変化に対応して変化する。この様子
は第１０図における可変容量コンデンサ６０と等価と考
えることができる。そこで、この可変容量コンデンサと
並列にコイル６１が共振回路を形成するように接続され
ている。この共振回路は前記した静電容量の変化に対し
て、その共振周波数がｆｘ及びｆｚと交互に変化する。

さらにこの共振周波数ｆ！及びｆｚよシも高い周波数ｆ
。

にて発振する高周波発振器６２の出力を前記共振回路に
加える。

第１１図はこの時のコイＡ／６１０周波数特性を示す図
である。

第１１図より明らかなように前記共振周波数Ｊ’ｌ　　
、ｆｚの変化に対応して、前記共振回路の振幅もＡ　Ｉ
　　＋　Ａ　２　と交互に変化することになる。

さらに第１０図において、この共振回路の出力は増幅器
６３にて増幅され、検波回路６４にて全波整流される。

この全波整流された信号はローノやスフイルタロ５にて
低域抽出され、さらに比較器６６にて二値の矩形波とな
る。

第１２図は以上のプロセスを説明するための波形図であ
シ、同図Ａは増幅回路６３の出力波形、同図Ｂは検波回
路６４の出力波形、同図Ｃはローパスフィルタ６５の出
力波形、同図Ｄｉｄ比較器６６の出力波形をそれぞれ示
している。

一方、第７図で説明したように、ビット列５０の一つの
ピット５０ｇは他のピットよシその円周方向長さが長く
形成されている。従ってこのピット５０１Ｌが電極５２
ｃと摺動する期間のみ前記比較器６６の出力ノクルス幅
は他のノＪ？ルス幅よシも広くなる。このため上記パル
スをスタフトノぐルスとして、他のノクルスとは区別し
て使用する。

再び第１０図に戻シ説明を加える。

第１０図において、比較器６６から前述したスタートパ
ルスがリトリガラプル・マルテノ々イプレータロ７（以
下単にＲＭＶと略記する）に入力すると、ＲＭＶ　６７
の準安定期間に再トリガがかからないためＲＭＶ　６７
の出力は反転する。従って、これがリセット信号となり
、スキャンコンバータ６８へ出力される。

一方、高周波発振器、増幅回路＃を有する送信回路６９
は超音波探触子１６に高周波ノクルスを送出する。この
高周波パルスは超音波探触子Ｉ６により超音波ビームに
変換され、超音波反射鏡５１の回転に伴ないラジアル方
向に放射される。さらに体内の対象物から反射した超音
波エコー信号は再び超音波探触子Ｉ６に回収され電気信
号に変換される。この信号は対数圧縮増幅器７０にて対
数増幅され、検波回路７１にて検波される。さらにこの
検波信号は信号処理回路７２により　ＳＴＣ（Ｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｉｔｙ　Ｔｉｍｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）。

ＡＧ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｇａ１ｎ　Ｃｏｎｔｏ
ｒｏｌ）等の処理を施され、前記スキャンコンバータ６
８へ出力される。このスキャンコンバータ６８は前記リ
セット信号にてトリガされ、次段の同期分離回路７３に
映像信号を出力するとともに、モニタ装Ｒ３へこの映像
信号を２軸の輝度変調信号として送出する。前記同期分
離回路７３にて分離された同期信号は掃引信号発生回路
７４にてＸ軸偏向信号及びＹ軸偏向信号となシ前記モニ
タ装置３に供給される。かくしてモニタ装置３上には超
音波断層像が描出されることになる。

以上述べたように本実施例によれば、超音波反射鏡５１
の回転角度をディジタル的に検出できるため、検出精度
が大幅に向上するうえ、以後の信号処理も簡単に行える
。また従来のような回転角度検出板を用いる必要がない
ため装置自体も小型になる。さらに温度特性も向上する
。

第１３図に本発明の第二の実施例を示す。

本実施例ではビット列８０が接地電極８１を介して超音
波反射鏡８２０円筒側面上に設けられている。

上記第二の実施例によれば、体腔内超音波診断装置にお
ける挿入部の先端の長さを短くすることができる。

また第１４図に本発明の第三の実施例を示す。

本実施例ではラジアル走査を行うのに超音波反射鏡を用
いず、超音波探触子９０を直接回転させ、超音波探触子
９０の円筒底面の端縁部に形成されたビット列９１にて
この回転角度を検出する。その際この超音波探触子９０
への電気信号の供給はコネクタ９２を介して行われる。

本実施例によれば第−及び第二の実施例に比べ、体腔内
超音波診断装置の挿入部先端形状がさらに小型になる。

なお、前記第一〜第三の実施例では一方向回転のラジア
ル走査を例にとシ説明を行う几が、この走査方法に限ら
ず、例えばガルバー・スキイナのように往復回動運動に
よる超音波走査方法にも適用できることはいうまでもな
い。

以上述べた如く、本発明によれば超音波探触子または超
音波反射鏡等の超音波送受波部の回転角度をディジタル
量として検出できるため、検出精度を大幅に向上させ得
、もって画像を鮮明に描出し得ると同時に装置自体の簡
素化及び小型化を図れる体腔内超音波走査装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の体腔内超音波診断装置を示す外観図、第
２図は第１図における挿入部先端の拡大断面図、第３図
は第２図における回転角度検出機構のみを抽出した斜視
図、第４図は従来の超音波走査装置における制御処理回
路等を示すブロック図、第５図〜第１２図は本発明の第
一の実施例を示す図であジ、第５図は体腔内超音波診断
装置における挿入部先端の拡大断面図、第６図及び第７
図（、）　（ｂ）は第５図における超音波反射鏡を示す
斜視図及び正面図と側面図、第８図は第５図の摺動子の
拡大斜視図、第９図は第５図の摺動子及びビット列の摺
動状態を示す図、第１０図は制御処理回路等を示すブロ
ック図、第１１図は超音波反射鏡の回転に応じた共振回
路の周波数特性を示す図、第１２図は第１Ｏ図のブロッ
ク図の動作を示す波形図、第１３図及び第１４図はそれ
ぞれ本発明の第二及び第三の実施例を示す図である。 Ｊ・・・内視鏡、２・・・制御処理回路、３・・・モニ
タ装置、Ｌ・・・挿入部、７・・・収納部、８・・・照
明用窓、９・・・観察用窓、１０・・・ライトガイド、
１１・・・イメーノガイド、１２，５１．８２・・・超
音波反射鏡、１４・・・回転角度検出板、１６．９０・
・・超音波探触子、１８・・・バルーンゴム、２ｏ・・
・超音波伝達媒質、２１，２２°°°オプチカル・ファ
イバ、２３・・・発光素子、２４・・・受光紫子、５０
，８０゜９１・・・ビット列、５２．８３・・・摺動子
、５３゜８１・・・接地電極、９２・・・コネクタ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 手続補正書 昭和５Ｔ夷１１月−１日 特許庁長官　若杉和夫　　殿 １、事件の表示 特願昭５７−１７６６４４　　号 ２、　発明の名称 体腔内超音波走査装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 住所　東京都港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ピ
ル〒１０５　　　電話０３　（５０２）　３１８１　（
大代表）６、補正の対象

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転ないしは回動自在な超音波送受波部と、この
   超音波送受波部の回転方向に沿って設けられた板状の第
   一の電極と、この第一の電極上に所定間隔をもって周方
   向に配設された複数の誘電体ビットからなるビット列と
   、このビット列の各ビットに順次摺接する如く設けられ
   た第二の電極と、前記超音波送受波部の回転ないしは回
   動による前記第−及び第二の電極間に生ずる静電容量の
   変化を検出して前記超音波送受波部の回転ないしは回動
   角度に応じたディジタルパルスを発生する手段とを具備
   したことを特徴とする体腔内超音波走査装置。
2. （２）　　超音波送受波部は回転、ないしは回動自在な
   超音波反射鏡であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の体腔内超音波走査装置。
3. （３）超音波送受波部は回転ないしは回動自在な超音波
   探触子であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の体腔内超音波走査装置。
4. （４）　　ビット列は超音波送受波部の円筒底面部また
   は円筒側壁部に設けられたものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の体腔内超音波走査装置
   。
5. （５）　　ビット列の特定ビットは他のビットと形状が
   異なっていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の体腔内超音波走査装置。