JPH09168538A - 超音波内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接平行する撮像素子駆動信号ケーブルや高
周波メスのケーブルから超音波プローブのケーブルが受
ける誘導ノイズを防止し、これに起因する超音波画像の
アーチファクトを除去した超音波内視鏡装置を提供す
る。 【解決手段】 体腔内又は生体内に挿入され生体内部か
ら超音波断層像を収集する超音波プローブと該超音波プ
ローブ及び送受信回路間の信号経路に介在する絶縁トラ
ンスとを備えた超音波内視鏡装置において、絶縁トラン
ス７は、送受信回路１３−１に接続される１次コイル８
−１を静電シールドする第１の静電シールド層１６と、
超音波振動子１１に接続される２次コイル９−１を静電
シールドする第２の静電シールド層１７とを備えてな
り、第１の静電シールド層１６を１次コイル８−１の基
準電圧側端子に接続しかつ第２の静電シールド層１７を
２次コイル９−１の一端に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波内視鏡装置に
係り、特に、漏れ電流性能を保持しつつ誘導ノイズを抑
制し、高品質な超音波画像が得られる超音波内視鏡装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器から放射される電磁波ノ
イズにより、他の電子機器を誤動作させたり計測器デー
タを変動させたり、モニタ画像にノイズを発生させるな
どの問題が発生している。このため、各国では電子機器
が放射する電磁雑音が原因で他の電子機器が誤動作する
ことを防ぐために、ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅ
ｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）規制として電子
機器から放射される不要電磁波の電界強度に対する法的
規制が開始されている。

【０００３】一方、体腔内を観察する内視鏡装置は、従
来のファイバースコープに替えて、内視鏡先端部に搭載
したＣＣＤ等の電子撮像素子により、画像情報を電気信
号に変換してモニタ画面に表示する電子内視鏡が主流と
なっている。さらに内視鏡の鉗子孔から超音波プローブ
を生体内に挿入し、生体内部から超音波断層像を収集す
ることを目的とした超音波内視鏡装置が普及しつつあ
る。

【０００４】この超音波内視鏡装置は、生体内で使用さ
れる機器のため、ＪＩＳの医用安全基準等により患者漏
れ電流が厳しく制限されている。このため超音波振動子
を備えたプローブ部分は、図６に示すように、パルスト
ランス等により送受信回路から絶縁され、フローティン
グされた構成となっている。通常パルストランスは、超
音波振動子を機械的にラジアルスキャンさせるため、１
次側と２次側とが相互にスキャン速度で回転可能なよう
にロータリトランスの構造を採用している。

【０００５】そして、超音波内視鏡プローブに用いられ
る振動子は、低容量のセラミックや高分子の圧電材料で
構成されているため、装置側からプローブ側を見たイン
ピーダンスが高く、また生体内から反射してくる微弱な
信号を扱うため、外来ノイズを受けやすいので、ロータ
リトランスの２次側と超音波振動子との接続には、同軸
ケーブルやシールド線が用いられていた。

【０００６】また、上記従来の超音波内視鏡装置におい
ては、超音波プローブのケーブルが挿通される鉗子孔と
平行に、高周波のクロック信号である撮像素子駆動信号
のケーブルが配設されていた。さらに、超音波内視鏡と
ともに、患部切除や止血のために高周波メスが使用され
る場合もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波内視鏡プローブは、パルストランスの部分で
１次側と２次側とが絶縁されているために、パルストラ
ンス２次側は、超音波診断装置本体のグランドに対して
浮いた状態となり、シールド自体にもノイズが混入し、
高周波クロックのような定常的な外来ノイズを拾い込む
と、超音波画像上に縞上のアーチファクト（擬像）を生
じ、診断の妨げになるという問題点があった。

【０００８】撮像素子駆動信号は高周波のクロック信号
であり、高周波メスも高周波の電力供給がなされる。こ
のため、図５に示すように、これらの高周波信号の誘導
により、検出感度の高い超音波プローブにノイズとして
拾い込まれ、超音波画像にアーチファクト（擬像）が発
生し、診断の妨げになるという問題点があった。

【０００９】以上の問題点に鑑み、本発明の課題は、近
接平行する撮像素子駆動信号ケーブルや高周波メスのケ
ーブルから超音波プローブのケーブルが受ける誘導ノイ
ズを防止し、これに起因する超音波画像のアーチファク
トを除去した超音波内視鏡装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を有する。すなわち、請求項１記
載の発明は、体腔内又は生体内に挿入され生体内部から
超音波断層像を収集する超音波プローブと該超音波プロ
ーブ及び送受信回路間の信号経路に介在する絶縁トラン
スとを備えた超音波内視鏡装置において、前記絶縁トラ
ンスは、前記送受信回路に接続される１次コイルを静電
シールドする第１の静電シールド層と、前記超音波プロ
ーブに接続される２次コイルを静電シールドする第２の
静電シールド層とを備えてなり、前記第１の静電シール
ド層を前記１次コイルの基準電圧側端子に接続しかつ前
記第２の静電シールド層を前記２次コイルの一端に接続
したことを要旨とする超音波内視鏡装置である。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の超音波内視鏡装置において、前記絶縁トランスは、
ロータリトランスであることを要旨とする。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の超音波内視鏡装置において、前記第
１及び第２の静電シールド層は、相互に誘電体材料を介
して絶縁されていることを要旨とする。

【００１３】上記構成により、本発明の超音波内視鏡装
置は、絶縁トランスの１次側と２次側とが高周波的に共
通のグランドに接地されたことと等価になり、超音波プ
ローブ全体のグランド電位を安定させ、撮像素子駆動信
号ケーブルや高周波メスのケーブル等からの高周波ノイ
ズを防止することができる。

【００１４】さらに、第１及び第２の静電シールド層間
に誘電体材料を介在させることにより、絶縁トランスの
１次側と２次側との間に形成される静電容量が誘電体の
誘電率に比例して増大するので、シールド間距離及び面
積が同一であれば、誘電率が大きいほど静電容量が大き
くなる。静電容量が大きくなると、１次側と２次側との
間のグランド電位を等価的に共通にできる周波数帯域を
低い帯域まで拡張する（カットオフ周波数を下げる）こ
とができ、より広い周波数帯域において、安定したグラ
ンドを供給できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る超音
波内視鏡装置の第１の実施の形態を示す要部断面図であ
り、平板対向型ロータリトランスを備える細径超音波プ
ローブを示すものである。なお、図１を含めて以下の図
面において、発明の構成を説明するために各部の寸法比
は一定ではなく、部分的に誇張してある。

【００１６】図１において、内視鏡鉗子孔より体腔内に
挿入されて体腔内から超音波断層像を収集する細径超音
波プローブは、手元操作部１と、導中部２と、挿入部３
とからなる。手元操作部１の右側に配置された駆動装置
４より、ベアリング５により軸支された駆動軸６が左方
向に突出し、ロータリトランス７のステータ８を遊貫
し、ロータ９を挿嵌している。さらに駆動軸６はベアリ
ング５に軸支されるとともにその先端部には、可撓性を
有する長尺の回転伝達部材１０の一端に固着されてい
る。

【００１７】回転伝達部材１０の他端には、超音波振動
子１１が設けられ、駆動装置４の回転力により超音波振
動子１１がラジアル走査できるようになっている。超音
波振動子１１と回転伝達部材１０とは柔軟性及び絶縁性
を有する外被膜１２で覆われ、生体と回転部との接触が
防止される。また、超音波振動子１１と外被膜１２との
間は、図示されない音響伝達媒体で満たされている。

【００１８】ロータリトランス７は、平板対向型のロー
タリトランスであり、それぞれフェライトで円盤状に成
型されて、固定されたステータ８と回転するロータ９と
が僅かの隙間を介して対向して配置され、ステータ８及
びロータ９の対向する各磁気結合面には、それぞれ溝８
−１、９−１が設けられ、この溝８−１、９−１の中に
それぞれ絶縁被膜を有する線材でコイル８−２、９−２
がそれぞれ１回ないし数回巻かれている。

【００１９】そして超音波診断装置１３から外部信号線
１４を介してステータ８に駆動パルス信号が供給され、
ロータリトランス７の磁気結合によりロータ９に伝達さ
れた駆動パルス信号は、回転伝達部材１０の中に配線さ
れた内部信号線１５を介して超音波振動子１１に超音波
を発生させる。生体からの超音波の反射波は超音波振動
子１１で電気信号に変換され、駆動パルス信号とは逆の
経路を経て、超音波診断装置本体１３に入力され、超音
波画像が形成される。

【００２０】ロータリトランス７のステータ８及びロー
タ９の互いに対向する面には、それぞれ静電シールド層
を形成するために、特に限定されないが、厚さ数μｍ〜
１０数μｍの静電シールド膜１６、１７が張り付けられ
ている。静電シールド膜１６、１７は、それぞれ誘電体
層１８と金属層１９とを積層した材質である。この誘電
体層１８を構成する誘電体材料は、薄くてもある程度の
強度を確保でき、表面がすべり性の良い誘電体材料、例
えば、マイラ、ポリイミド、及びテフロン等が好まし
い。金属層１９を構成する金属には、電気伝導度が高
く、展性に富む銅やアルミニウムが好ましい。

【００２１】この静電シールド膜１６、１７は、互いに
その誘電体面を対向させてステータ８及びロータ９に張
り付けられている。そしてコイル８−２、コイル９−２
のそれぞれのグランド側がそれぞれ静電シールド膜１
６、１７の金属層１８に接続されている。

【００２２】図２は、図１に示した超音波内視鏡装置の
要部回路図（ａ）及びその等価回路（ｂ）である。図２
（ａ）において、超音波内視鏡装置本体１３に含まれる
送受信回路１３−１とロータリトランス７の１次側であ
るステータコイル８−１とは同軸ケーブル１４により接
続されている。また、ロータリトランス７の２次側であ
るロータコイル９−１と超音波振動子１１とは同軸ケー
ブル１５により接続されている。

【００２３】そして、ステータコイル８−１の静電シー
ルド膜１６は、ステータコイルのグランド側に接続さ
れ、ロータコイル９−１の静電シールド膜１７は、ロー
タコイルのグランド側に接続されている。静電シールド
膜１６及び１７の間には誘電体層が設けられているの
で、静電シールド膜１６及び１７の間には破線で示す静
電容量３０が存在する。すなわち、ロータリトランス７
の１次側のグランドと２次側のグランドとが静電容量３
０により接続されていることとなり、この高周波的な等
価回路は同図（ｂ）となる。

【００２４】従って、直流的にまたは（商用電源の）交
流的に絶縁されたロータリトランスの２次側のグランド
電位は、高周波的に１次側と等電位となり、システムグ
ランドに対して安定し、外来ノイズによる変動が少な
い。また、グランド電位変動による不要電磁波を放射す
ることもなくなる。

【００２５】次に、図３を参照して、第２の実施の形態
を説明する。同図は、本発明に係る超音波内視鏡装置の
第２の実施の形態を示す要部断面図であり、同軸円筒型
ロータリトランスを備える細径超音波プローブを示すも
のである。図３において、図１に示した第１の実施の形
態と同じ構成品には同じ符号を付与して、重複する説明
を省略する。

【００２６】本第２の実施の形態と第１の実施の形態と
の相違は、ロータリトランス７の形状が異なることであ
る。すなわち、図３に記載のロータリトランス７は同軸
円筒型であり、ロータ２９及びステータ２８の形状が異
なることである。ロータリトランスの形状が異なること
に従って、静電シールド膜２６、２７の形状が異なる
が、その材質及び機能は、第１の実施の形態と同様であ
る。ロータリトランスが円筒同軸型の場合には、図３に
示したように内筒をロータとして外筒をステータとする
こともできるが、この逆に内筒をステータとして外筒を
ロータとすることもできる。

【００２７】なお、以上の実施の形態においては、超音
波プローブを機械的にラジアル走査するものとして、絶
縁トランスにロータリトランスを用いる形態を示した
が、機械的にラジアル走査しない超音波診断装置におい
ては、回路基板用のパルストランスや、ネジ止め式の組
み込み型パルストランスなどの固定パルストランスに本
発明を適用することもできる。

【００２８】図４は、絶縁トランスとして固定パルスト
ランスを備える超音波診断装置に本発明を適用した実施
の形態を説明する要部斜視図及び断面図である。

【００２９】図４（ａ）は、口の字型コア（またはコの
字型コア）を用いたパルストランスの構造を示す斜視図
であり、図４（ｂ）は、同縦断面図である。図４（ａ）
において、コア４０の左側に１次コイル４１が巻かれ、
その上に１次側静電シールド層４２が設けられている。
また、コアの右側に２次コイル４３が巻かれ、その上に
２次側静電シールド層４４が設けられている。そして、
１次側静電シールド層４２は、１次コイル４１の基準電
圧端子側４１ａに接続され、２次側静電シールド層４４
は、２次コイル４３の一方の端子４３ａに接続されてい
る。

【００３０】図４（ｃ）は、ＥＩ型コアを用いたパルス
トランスの構造を示す斜視図であり、図４（ｄ）は、同
断面図である。まず、Ｅ型コア５０ａの中央部に２次コ
イル５３が巻回され、その上から、２次側静電シールド
層５４、図示されない誘電体フィルムによる絶縁層、１
次側静電シールド層５２、１次コイル５１が順次巻回さ
れて、Ｉ型コア５０ｂを接着することによりパルストラ
ンスが構成される。そして特に図示しないが、１次側静
電シールド層５２は、１次コイル５１の基準電圧端子側
に接続され、２次側静電シールド層５４は、２次コイル
５３の一方の端子に接続されている。

【００３１】１次側静電シールド層と２次側静電シール
ド層との間の静電容量は、図４（ａ），（ｂ）に示した
口の字型コア（またはコの字型コア）を用いたパルスト
ランスよりも図４（ｃ），（ｄ）に示したＥＩ型コアを
用いたパルストランスの方が大きくなり、したがってよ
り広い周波数帯域でグランドレベルを安定化することが
できる点で好ましい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
受信回路に接続される１次コイルを静電シールドする第
１の静電シールド層と、超音波振動子に接続される２次
コイルを静電シールドする第２の静電シールド層とを絶
縁トランスに設け、第１の静電シールド層を１次コイル
の基準電圧側端子に接続しかつ第２の静電シールド層を
２次コイルの一端に接続したことにより、患者漏れ電流
を増加させることなく絶縁トランスの１次側と２次側と
の高周波的グランドが共通になり、近接平行する撮像素
子駆動信号ケーブルや高周波メスのケーブルから超音波
プローブのケーブルが受ける誘導ノイズを防止し、これ
に起因する超音波画像のアーチファクトを除去した超音
波内視鏡装置を提供することができるという効果があ
る。

【００３３】また、超音波プローブ自体が発生する不要
電磁波も減少させることができ、他の機器に妨害を与え
ることもなくなるという効果がある。

【００３４】さらに、第１及び第２の静電シールド層間
に誘電体を介在させることにより、より広い周波数帯域
でグランドレベルを安定化することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波診断装置の第１の実施の形
態（平板対向型ロータリトランス）を示す要部断面図で
ある。

【図２】第１の実施の形態の要部回路図（ａ）及びその
等価回路図（ｂ）である。

【図３】本発明に係る超音波診断装置の第２の実施の形
態（同軸円筒型ロータリトランス）を示す要部断面図で
ある。

【図４】本発明に係る超音波診断装置の他の実施の形態
を示す要部斜視図及び要部縦断面図である。

【図５】従来の超音波内視鏡装置の問題点説明図であ
る。

【図６】従来の超音波内視鏡装置の要部回路図である。

【符号の説明】

７ ロータリトランス ８ ステータ ８−１ コ
イル ９ ロータ ９−１ コイル １１ 超音波振動子 １３ 超音
波診断装置本体 １３−１ 送受信回路 １４ 外
部信号線 １５ 内部信号線 １６、１７静電シー
ルド層 １８ 絶縁層 １９ 金属層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔内又は生体内に挿入され生体内部か
   ら超音波断層像を収集する超音波プローブと該超音波プ
   ローブ及び送受信回路間の信号経路に介在する絶縁トラ
   ンスとを備えた超音波内視鏡装置において、 前記絶縁トランスは、前記送受信回路に接続される１次
   コイルを静電シールドする第１の静電シールド層と、前
   記超音波プローブに接続される２次コイルを静電シール
   ドする第２の静電シールド層とを備えてなり、 前記第１の静電シールド層を前記１次コイルの基準電圧
   側端子に接続しかつ前記第２の静電シールド層を前記２
   次コイルの一端に接続したことを特徴とする超音波内視
   鏡装置。
2. 【請求項２】 前記絶縁トランスは、ロータリトランス
   であることを特徴とする請求項１記載の超音波内視鏡装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の静電シールド層は、
   相互に誘電体材料を介して絶縁されていることを特徴と
   する請求項１または請求項２記載の超音波内視鏡装置。