WO2014034191A1

WO2014034191A1 - 超音波内視鏡

Info

Publication number: WO2014034191A1
Application number: PCT/JP2013/063807
Authority: WO
Inventors: 圭入江
Original assignee: オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-03-06
Also published as: CN103764043A; CN103764043B; EP2740411A1; EP2740411A4

Abstract

　超音波を送受信する超音波送受信部５１の背面側に電気的接続される配線基板５５を、剛性部を構成するリジッド回路基板５６と、このリジット回路基板５６（剛性部）から延出された包被部５９とを備えた構成とし、配線基板５５に電気的に接続される複数の駆動配線６２を、包被部５９によって包み束ねた状態でハウジング７０の配線挿通部７２に挿入する。

Description

超音波内視鏡

　本発明は、挿入部の先端部に設けられたハウジング内に振動子ユニットが収容された超音波内視鏡に関する。

　従来、医療分野等においては、細長の内視鏡挿入部の先端に超音波探触子を備えた超音波内視鏡が広く利用されている。この超音波内視鏡は、例えば、超音波観測装置やモニタ等とともに超音波内視鏡システムを構成する。そして、この超音波内視鏡システムでは、例えば、超音波探触子から被検体に超音波を送信し、受信した超音波エコー信号を超音波観測装置で処理することにより、被検体内の超音波断層像を取得することが可能となっている。

　このような超音波内視鏡に用いられる超音波探触子は、例えば、複数の超音波振動子が音響整合層や背面制動層等とともにユニット化された振動子ユニットを有し、この振動子ユニットが、ハウジング内に形成された収容部に収容されることによって要部が構成されている。ここで、振動子ユニットには各超音波振動子と電気的に接続する配線基板が設けられており、この配線基板上の各端子に、各超音波振動子に対応してケーブルユニットから分岐された複数の駆動配線が、それぞれ電気的に接続されている。また、ケーブルユニットを内視鏡の挿入部内に配索するため、ハウジング内に形成された振動子ユニットの収容部には、管路状の配線挿通部（パイプ部）が連通されている（例えば、日本国特開２００４－２０９０４４号公報参照）。そして、このような超音波探触子を組み立てる場合、先ず、ケーブルユニットの基端側が収容部側から配線挿通部内に挿通され、その後、ケーブルユニットの先端部から分岐する駆動配線群を配線挿通部内に押し込む作業とともに、振動子ユニットをハウジングの収容部内に収容する作業が行われる。

　ところで、この種の超音波内視鏡においては、超音波探触子の小型化が強く求められており、その対策として、例えば、振動子ユニットから配線挿通部の口元までの距離の短縮や、配線挿通部の細径化等を行うことが考えられる。

　しかしながら、各駆動配線は振動子ユニットの配線基板上に直線状かつ多層に配置されているため、これら複数の駆動配線を円筒状の配線挿通部内に一体的に収納することは容易ではない。しかも、超音波内視鏡の駆動配線は極めて細径の同軸ケーブル等で構成されているため、個々の駆動配線を大きな曲率で湾曲させながら配線挿通部の口元に押し込む際には、断線等に対して十分な注意が必要となる。

　従って、振動子ユニットから配線挿通部の口元までの距離の短縮や、配線挿通部の細径化等によって超音波探触子を小型化するには限界があった。

　本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成により、組立性を損なうことなく、超音波探触子を十分に小型化することができる超音波内視鏡を提供することを目的とする。

　本発明の一態様による超音波内視鏡は、超音波を送受信する超音波送受信部と、前記超音波送受信部の背面側に電気的に接続された少なくとも一枚の配線基板と、前記配線基板に電気的に接続された複数の駆動配線と、前記配線基板を収容して前記超音波送受信部を保持するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記配線基板を収容する収容部と、前記収容部に連通され、前記収容部よりも細径な管路状の配線挿通部と、を含み、前記配線基板は、前記超音波送受信部の背面側に電気的に接続される剛性部と、前記剛性部から延出され、前記複数の駆動配線を包み束ねて前記配線挿通部に挿入される包被部と、を含むものである。

超音波内視鏡の概略構成図先端硬性部の端面図図２のIII－III線に沿う断面図図３のIV－IV線に沿う断面図ケーブルユニットが接続された振動子ユニットとハウジングとを分解して示す側面図配線基板とケーブルユニットを示す分解斜視図ケーブルユニットが接続された配線基板の斜視図配線基板とケーブルユニットの変形例を示す分解斜視図可撓性シートの変形例を示す斜視図観察光学レンズ系の要部断面図図１０のXI－XI線に沿う断面図観察光学レンズ系の変形例を示す要部断面図図１２のXIII－XIII線に沿う断面図観察光学レンズ系の変形例を示す要部断面図図１４のXV－XV線に沿う断面図

　以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は超音波内視鏡の概略構成図、図２は先端硬性部の端面図、図３は図２のIII－III線に沿う断面図、図４は図３のIV－IV線に沿う断面図、図５はケーブルユニットが接続された振動子ユニットとハウジングとを分解して示す側面図、図６は配線基板とケーブルユニットを示す分解斜視図、図７はケーブルユニットが接続された配線基板の斜視図、図８は配線基板とケーブルユニットの変形例を示す分解斜視図、図９は可撓性シートの変形例を示す斜視図である。

　図１に示す超音波内視鏡システム１は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、モニタ４と、を具備して構成されている。また、超音波内視鏡２は、体内に挿入される細長の挿入部１０と、挿入部１０の基端に連設された操作部２０と、操作部２０の側部から延出するユニバーサルコード３０と、を有して構成されている。

　ここで、ユニバーサルコード３０の基端部には、光源装置（図示せず）に接続されるコネクタ３１が設けられている。コネクタ３１からは、カメラコントロールユニット（図示せず）にコネクタ３２ａを介して接続されるケーブル３２と、超音波観測装置３にコネクタ３３ａを介して着脱自在に接続されるケーブル３３と、が延出されている。そして、超音波内視鏡２には、コネクタ３３ａを介して超音波観測装置３が接続され、さらに、超音波観測装置３を介してモニタ４が接続されている。

　挿入部１０は、先端側から順に、先端硬性部１１と、先端硬性部１１の後端に位置する湾曲部１２と、湾曲部１２の後端に位置して操作部２０に至る細径かつ長尺で可撓性を有する可撓性管部１３と、が連設されて要部が構成されている。

　図２に示すように、先端硬性部１１の先端側には超音波探触子１５が配設されている。さらに、超音波探触子１５よりも基部側において、先端硬性部１１に形成された傾斜面には、照明光学系を構成する照明用レンズ１６と、観察レンズ光学系の観察用レンズ１７と、吸引口を兼用する鉗子口１８と、図示しない送気送水ノズルと、が配設されている。

　操作部２０には、湾曲部１２を所望の方向に湾曲制御するアングルノブ２１と、送気および送水操作を行う送気送水ボタン２２と、吸引操作を行う吸引ボタン２３と、体内に導入する処置具の入口となる処置具挿入口２４と、が配設されている。ここで、処置具挿入口２４は、挿入部１０の内部に設けられた処置具挿通チャンネル（図示せず）を介して鉗子口１８に連通されている。

　図２乃至図５に示すように、本実施形態の超音波探触子１５はコンベックス型の超音波探触子であり、この超音波探触子１５は、例えば、超音波を送受信する振動子ユニット５０と、この振動子ユニット５０と電気的に接続するケーブルユニット６０と、振動子ユニット５０を保持するハウジング７０と、を有して構成されている。

　振動子ユニット５０は、複数の細長い超音波振動子エレメント５１ａの長辺が連結された状態で、略円弧状に配置された超音波送受信部５１を有する。この超音波送受信部５１は、略円弧状の音響レンズ層５２ａが一体的に設けられた保護カバー５２内に収容されている。保護カバー５２内において、各超音波振動子エレメント５１ａは、音響レンズ層５２ａの内面に対向して配置され、音響整合層５３ａを介して接着されている。

　また、保護カバー５２内において、各超音波振動子エレメント５１ａの背面側には、配線基板５５の一端部が臨まされている。この配線基板５５の一端部には、各超音波振動子エレメント５１ａに対応する電極部５６ａが設けられ、これらの電極部５６ａには、超音波振動子エレメント５１ａが配線ワイヤ５４を介して、電気的かつ機械的に接続されている。なお、これらの配線ワイヤ５４の接続としては、半田付け等が好適に用いられる。さらに、保護カバー５２内には、例えば、所定の弾性を有する接着剤等を充填することによって背面制動層（バッキング層）５３ｂが形成され、この背面制動層５３ｂにより、各配線ワイヤ５４が封止されている。

　ここで、例えば、図６に示すように、配線基板５５は、具体的には、剛性部としてのリジット回路基板５６と、このリジット回路基板５６の両面にそれぞれ貼着される一対のフレキシブル回路基板５７とを有して構成されている。

　リジット回路基板５６には、上述の各電極部５６ａと、これら電極部５６ａにそれぞれ電気的に接続する複数のパッド電極５６ｂと、を備えた配線パターンがその両面に形成されている。

　各フレキシブル回路基板５７には、リジット回路基板５６と対向する一方の面（内面側）にパッド電極５６ｂに対応する複数の内側電極部５７ａが配列され、且つ、他方の面（外面）側に各内側電極部５７ａにそれぞれ電気的に接続する複数の外側電極部５７ｂが配列された配線パターンが形成されている。また、各フレキシブル回路基板５７からは、当該フレキシブル回路基板５７と略線対称の形状をなす保護シート５８が延出されている。さらに、一方のフレキシブル回路基板５７からは、帯状の包被部５９が延出されている。これら保護シート５８及び包被部５９は、例えば、可撓性を有し且つ絶縁性を有するシート材によって構成されるものであり、フレキシブル回路基板５７と一体形成されている。

　各フレキシブル回路基板５７の内面側は、リジット回路基板５６の各面にそれぞれ貼着されている。これらフレキシブル回路基板５７の貼着は、例えば、リジット回路基板５６上の各パッド電極５６ｂに対してフレキシブル回路基板５７上の各内側電極部５７ａを位置決めした状態で、フレキシブル回路基板５７がリジット回路基板５６に熱圧着またはハンダ付けされることによって行われる。そして、このようにフレキシブル回路基板５７がリジット回路基板５６に貼着されることにより、各フレキシブル回路基板５７上の各内側電極部５７ａは、リジット回路基板５６上の各パッド電極５６ｂと電気的に接続されている。なお、リジット回路基板５６とフレキシブル回路基板５７との熱圧着に用いられる接着剤は、架橋性接着剤であることが望ましい。

　ケーブルユニット６０は、例えば、細径の同軸ケーブルからなる複数の駆動配線６２が外皮６１によって一体的に束ねられた配線群によって構成されている。このケーブルユニット６０の先端部において、各駆動配線６２は、外皮６１から延出され、個々に分岐されている。そして、これら分岐された各駆動配線６２の先端部は、各フレキシブル回路基板５７の外面側において、各外側電極部５７ｂとそれぞれ電気的に接続されている。そして、これら各外側電極部５７ｂとの接続を通じて、各駆動配線６２は、各超音波振動子エレメント５１ａに電気的に接続されている。なお、これらの駆動配線６２の接続としては、半田付け等が好適に用いられる。

　ここで、ケーブルユニット６０の各駆動配線６２が各外側電極部５７ｂと電気的に接続された後において、各フレキシブル回路基板５７から延出された保護シート５８は、各外側電極部５７ｂを覆うように折り返され、その先端部が、例えば、接着剤５８ａを介してリジット回路基板５６に接着されている（図４参照）。これにより、各外側電極部５７ｂと各駆動配線６２との接続部が機械的に保護されるとともに電気的にシールドされる。

　さらに、一方のフレキシブル回路基板５７から延出された包被部５９は、外皮６１から露出する各駆動配線６２の周部に巻回され、例えば、包被部５９の先端部が当該包被部５９の中途部に接着剤５９ａを介して接着されている。これにより、外皮６１から露出した各駆動配線６２は、包被部５９によって一体的に包み束ねられ（図５，７参照）、これら各駆動配線６２が機械的に保護されるとともに電気的にシールドされる。

　図３乃至図５に示すように、ハウジング７０は、例えば、振動子ユニット５０の収容部７１が凹設された、断面略「Ｕ字状」をなす部材で構成されている。このハウジング７０の基部側には、先端硬性部１１とのコネクタとしての機能を備えた管路状の配線挿通部７２が設けられ、この配線挿通部７２の内部が収容部７１内に連通されている。

　このようなハウジング７０に対し、振動子ユニット５０を組み立てる場合、例えば、図５に示すように、先ず、ケーブルユニット６０の基端側が収容部７１側から配線挿通部７２内に挿通される。その後、包被部５９によって一体的に包み束ねられた各駆動配線６２を配線挿通部７２内に押し込む挿入作業とともに、振動子ユニット５０を収容部７１内に収容する作業が行われる。なお、振動子ユニット５０が収容部７１内に収容された後において、当該収容部７１内には、例えば、配線挿通部７２を通じて樹脂接着剤７３が充填される。

　このような実施形態によれば、超音波を送受信する超音波送受信部５１の背面側に電気的接続される配線基板５５を、剛性部を構成するリジッド回路基板５６と、このリジット回路基板５６（剛性部）から延出された包被部５９とを備えた構成とし、配線基板５５に電気的に接続される複数の駆動配線６２を、包被部５９によって包み束ねた状態でハウジング７０の配線挿通部７２に挿入することにより、簡単な構成により、組立性を損なうことなく、超音波探触子１５を十分に小型化することができる。

　すなわち、複数の駆動配線６２を包被部５９によって包み束ねることにより、各駆動配線６２を配線挿通部７２内に押し込む際に、当該配線挿通部７０の口元等と各駆動配線６２との直接的な干渉を回避することができる。従って、例えば、超音波探触子１５の組立時に、極めて細径の各駆動配線６２を、配線挿通部７２の口元等に対して比較的大きな曲率で湾曲させながら押し当てたとしても、各駆動配線６２の機械的な損傷等を格段に低減することができる。従って、例えば、振動子ユニット５０から配線挿通部７２の口元までの距離の短縮や、配線挿通部７２の細径か等を容易に実現することができ、超音波探触子１５を十分に小型化することができる。

　ここで、リジット回路基板５６にフレキシブル回路基板５７を介して各駆動配線６２を電気的に接続する構成においては、包被部５９をフレキシブル回路基板５７と一体形成することにより、専用のシート材等を用いることなく、より簡単な構成によって剛性部（リジット回路基板５６）から包被部５９を延出させることができる。しかも、このように、包被部５９をフレキシブル回路基板５７と一体形成すれば、リジット回路基板５６上に包被部５９の基端側を接着するためのスペース等を確保する必要がなく、その分、配線基板５５を小型化することができる。

　また、各駆動配線６２の接続部を機械的に保護するとともに電気的に絶縁するための保護シート５８をフレキシブル回路基板５７から延出させることにより、リジット回路基板５６上に保護シート５８の基端側を接着するためのスペースを確保する必要がなく、その分、配線基板５５を小型化することができる。

　ここで、上述の実施形態においては、一対のフレキシブル回路基板５７のうちの一方に包被部５９を設け両フレキシブル回路基板５７に接続される各駆動配線６２の全てを一体的に包み束ねる構成の一例について説明したが、例えば、図８に示すように、各フレキシブル回路基板５７それぞれに包被部５９を一体形成し、フレキシブル回路基板５７毎に各駆動配線６２を包み束ねる構成とすることも可能である。

　また、上述の実施形態においては、包被部５９の先端部を接着剤５９ａを用いて接着する構成の一例について説明したが、例えば、接着剤５９ａに代えて粘着テープ（図示せず）等を用いることも可能である。さらに、例えば、図９に示すように、包被部５９にスリット部５９ｂを設け、このスリット部５９ｂの係合によって包被部５９の巻装状態を保持する構成とすることも可能である。

　ところで、この種の超音波内視鏡２において、被検体内の光学画像を観察する場合、当該光学画像中への超音波探触子１５の映り込みを防止することが望ましい。その対策として、超音波内視鏡２では、一般に、先端硬性部１１に配置される観察光学レンズ系の光軸は、挿入部１０の長手軸方向に対してＵＰ側（上方）に３５～５５度程度の比較的急峻な角度で傾斜するよう配置される。しかしながら、特に、イメージガイドバンドル８０を用いて光学画像を操作部２０側に伝送する光学式を採用した超音波内視鏡２において、このような傾斜角度を狭隘な先端硬性部１１内において実現しようとすると、イメージガイドバンドル８０を大きな曲率で湾曲させなければならず、当該湾曲部位に湾曲負荷がかかってしまう。その一方で、得られる光学画像の画角を小さく設定したり、先端硬性部１１の長手軸方向の寸法を大きく設定することは、実用上好ましくない。

　そこで、このような課題を解消すべく、例えば、図１０，１１に示す観察光学レンズ系８１では、観察用レンズ１７を含む対物レンズ群８２の光軸Ｏ１に対し、イメージガイドバンドル８０の先端部に固設するイメージガイドバンドルレンズ８３の光軸Ｏ２がＵＰ側にオフセットして配置されている。このようなオフセット状態を実現するため、イメージガイドバンドル８０の先端部に設けられた口金８５には、当該口金８５に対する嵌合部８６ａと、これに連設するレンズ保持部８６ｂとが偏心したレンズ枠８６が嵌合されている。そして、このレンズ枠８６を介してイメージガイドバンドルレンズ８３が保持されることにより、例えば、図３に示すように、イメージガイドバンドル８０を比較的小さな曲率で湾曲させた場合にも、画角αを小さく設定することなく、且つ、先端硬性部１１の長手軸方向の寸法を大きく設定することなく、光学画像内への超音波探触子１５の映り込みを防止することができる（図３中の一点鎖線参照）。なお、図３中において、二点鎖線で示す領域は、比較例として、イメージガイドバンドルレンズ８３をオフセットさせなかったときの観察可能範囲を示すものである。

　ここで、このようなイメージガイドバンドルレンズ８３の位置決めは、例えば、図１２，１３に示すように、口金８７のイメージガイドバンドル８０との嵌合孔を偏心させ、偏心させた口金８７の外周面を基準として行うことも実現が可能である。さらに、例えば、図１４，１５に示すように、イメージライトガイドバンドルレンズ８３の位置決めは、口金８５の先端部の一部に位置決め用の突起部８５ａを設け、この突起部８５ａを基準として行うことも可能である。

　なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。

　本出願は、２０１２年８月２７日に日本国に出願された特願２０１２－１８６８７１号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。

Claims

　超音波を送受信する超音波送受信部と、
　前記超音波送受信部の背面側に電気的に接続された少なくとも一枚の配線基板と、
　前記配線基板に電気的に接続された複数の駆動配線と、
　前記配線基板を収容して前記超音波送受信部を保持するハウジングと、を備え、
　前記ハウジングは、
　前記配線基板を収容する収容部と、
　前記収容部に連通され、前記収容部よりも細径な管路状の配線挿通部と、を含み、
　前記配線基板は、
　前記超音波送受信部の背面側に電気的に接続される剛性部と、
　前記剛性部から延出され、前記複数の駆動配線を包み束ねて前記配線挿通部に挿入される包被部と、を含むことを特徴とする超音波内視鏡。
　前記配線基板は、前記超音波送受信部の背面側に電気的に接続されて前記剛性部を構成するリジット回路基板と、
　一方の面が前記リジット回路基板に電気的に接続されるとともに、他方の面に前記複数の駆動配線が電気的に接続されるフレキシブル回路基板と、を含み、
　前記包被部は、前記フレキシブル回路基板と一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
　前記配線基板は、前記剛性部から延出されて前記複数の駆動配線との接続部を覆う保護シートを含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
　前記配線基板は、前記剛性部から延出されて前記複数の駆動配線との接続部を覆う保護シートを含み、
　前記保護シートは、前記フレキシブル回路基板及び前記包被部と一体形成されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波内視鏡。