JPH05154148A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 超音波内視鏡先端部をコンパクトに作成する
とともに、優れた耐衝撃性を得る。 ［構成］ 超音波内視鏡先端部１４は、観測用超音波ト
ランスデューサ１と、回転軸３により回転駆動される走
査用ミラー２と、回転位置検出用トランスデューサ６と
により構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用等に使用される
超音波内視鏡に関し、詳しくは音響ミラーを用いて超音
波ビームをラジアル走査する形式の超音波内視鏡におけ
るミラー回転位置検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波内視鏡は、超音波トランスデュー
サから発振される超音波ビームを一定経路に沿って走査
し、内臓の内壁・病変部等により反射された超音波を再
度超音波トランスデューサで受信し、この情報を処理す
ることにより超音波断層像を得るものである。ラジアル
走査形の超音波内視鏡においては、走査用音響ミラーを
回転させて超音波ビームを回転方向に走査するものがあ
る。

【０００３】しかしながら、ラジアル走査形の超音波内
視鏡で超音波断層像を得るためには走査用音響ミラーの
回転位置を知る必要がある。この回転位置を知る方法と
して、例えば特開昭５９−６７９４２号公報記載の発明
がある。上記発明に記載される様に、走査用音響ミラー
の回転軸にロータリーエンコーダやピックアップを取り
付けてその回転位置を検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来技
術には以下の様な問題がある。すなわち、ロータリーエ
ンコーダやピックアップを内蔵するために超音波内視鏡
の先端部が大型化・複雑化してしまう。また、超音波内
視鏡の先端部に内蔵するロータリーエンコーダやピック
アップの耐衝撃性が低い問題があった。

【０００５】因って、本発明は前記従来技術における問
題点に鑑みて開発されたもので、超音波内視鏡の先端部
をコンパクトにできるとともに、先端部の耐衝撃性の向
上が図れる超音波探触子の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、観
測用超音波トランスデューサと、回転軸により回転駆動
される走査用音響ミラーとから構成され、走査用音響ミ
ラーを用いて超音波ビームをラジアル走査する形式の超
音波内視鏡用探触子において、前記観測用超音波トラン
スデューサの中心と前記走査用音響ミラーの回転軸とを
オフセットするとともに、走査用音響ミラー上に回転位
置検出用の超音波トランスデューサを設けて構成したも
のである。

【０００７】また、観測用超音波トランスデューサと、
回転軸により回転駆動される走査用音響ミラーとから構
成され、走査用音響ミラーを用いて超音波ビームをラジ
アル走査する形式の超音波内視鏡用探触子において、前
記走査用音響ミラーの外周に回転軸方向へ高さが階段状
に変化する多段のミラーを設けるとともに、該多段のミ
ラーヘ超音波の送受を行う回転位置検出用の超音波トラ
ンスデューサを設けて構成したものである。

【０００８】図１〜図３は本発明の概念図であり、図１
は概略構成図、図２は走査用ミラーの斜視図、図３は発
振パルスの印加から受信信号が検出されるまでの状態を
模式的に表した図である。超音波内視鏡先端部１４は、
観測用超音波トランスデューサ１と、回転軸３により回
転駆動される走査用ミラー２と、回転位置検出用の第２
のトランスデューサ６とにより構成されている。上記の
超音波内視鏡先端部１４は、生理食塩水・流動パラフィ
ン等の超音波媒体（図示せず）に浸されており、生体と
の接触防止と上記超音波媒体の流出を防ぐケース（図示
せず）に組込まれて使用される。超音波トランスデュー
サ１は、図示しない超音波画像観測装置と接続されてい
る。また、超音波トランスデューサ１は、ミラーの一部
に関して超音波パルスの送受を行う。同様に、回転位置
検出用トランスデューサ６は、図２に示す様に走査用ミ
ラー２上へ設けられており、図示しない超音波受信装置
に接続されている。

【０００９】以上の構成から成る超音波探触子は、走査
用ミラー２が回転軸に関して角度θを持っているため、
観測用超音波トランスデューサ１と走査用ミラー２との
間隔は、ミラー上の位置により異なる。このことと、超
音波トランスデューサ１が、ミラーの一部に関して超音
波パルスの送受を行うことから、超音波トランスデュー
サ１から発振される超音波が走査用ミラー２に到達する
時間も、同様にミラー上の位置により異なることとな
る。

【００１０】走査用ミラー２の回転に伴い、回転位置検
出用トランスデューサ６と超音波トランスデューサ１の
間隔が変化することから、超音波トランスデューサ１か
ら発振された超音波パルスが検出用トランスデューサ６
に到達する時間が変化する。この結果、発振パルスの印
加から受信信号が検出されるまでの時間ｔが変化する。
これを図３を用いて説明する。図３は横軸に時間の経過
を、縦軸に発振／受信電圧の変化を示した。図３の上図
および下図は、それぞれ図１上の位置６ａと位置６ｂに
関する状態変化を現す。超音波トランスデューサ１から
発振された超音波４は、発振パルス１６の印加から時間
間隔ｔ１で位置６ａに到達し、受信信号１７ａが検出さ
れる。これに対し、位置６ｂでは受信信号１７ｂが検出
されるまでの時間間隔はｔ２となり、ここに時間差ｄｔ
が生じる。

【００１１】以上の様に、発振パルス１６の印加から受
信信号１７ａが検出されるまでの時間ｔは、走査用ミラ
ー２の回転につれて変化することから、この変化をモニ
タする事により、走査用ミラー２の回転角を検出する。

【００１２】

【実施例１】図４〜図６は本実施例を示し、図４は概略
構成図、図５は超音波内視鏡先端部の断面図、図６は走
査用ミラーの斜視図である。音響整合層・圧電セラミッ
ク・背面負荷材を積層して構成した観測用超音波トラン
スデューサ１と、超音波トランスデューサ１の中心とオ
フセットｄを持つ回転軸３により回転振動されるアルミ
等の金属で作製された走査用ミラー２と、走査用ミラー
２上にエポキシ系の接着剤で接合された回転位置検出用
トランスデューサ６により、超音波内視鏡先端部１４を
構成する。超音波内視鏡先端部１４は、生理食塩水・流
動パラフィン等の超音波媒体２０に侵されており、生体
との接触防止と上記超音波媒体の流出を防ぐケース２１
に組込まれて使用される。走査用ミラー２の反射面は、
平面・凹面等が可能である。

【００１３】回転位置検出用トランスデューサ６の形状
は、図６に示す様に走査用ミラー２の反射面全面を覆う
形状であるが、前記図２に示す様に走査用ミラー２の反
射面の縁部のみを覆う形状としてもよい。観測用超音波
トランスデューサ１は、信号線１９により図示しない超
音波画像観測装置と接続されている。同様に、回転位置
検出用トランスデューサ６は、回転軸３内に設けられた
信号線１８により、駆動部側において図示しないスリッ
プリングを経て図示しない超音波受信装置に接続されて
いる。

【００１４】以上の構成から成る超音波探触子は、観測
用超音波トランスデューサ１から発振された超音波４が
走査用ミラー２によって反射される。この反射作用は、
回転位置検出用トランスデューサ６に圧電セラミックス
等の音響インピーダンスが超音波媒体とは大きく異なる
圧電体を使用した場合は、回転位置検出用トランスデュ
ーサ６と超音波媒体との界面で生じ、高分子圧電体等の
音響インピーダンスが超音波媒体とほぼ等しい圧電体を
使用した場合は、回転位置検出用トランスデューサ６と
走査用ミラー２の界面を生じる。

【００１５】走査用ミラー２により反射された超音波５
は、図示しないケースの外部に発振されると同時に、回
転軸３により駆動される走査用ミラー２の回転に伴い、
ラジアル走査される。内臓の内壁・病変部等により反射
された超音波は、ケースおよび超音波媒体を経て走査用
ミラー２に到達し、反射されて観測用超音波トランスデ
ューサ１に入射する。

【００１６】ここで、超音波トランスデューサ１の中心
が回転軸３に関してオフセットｄを持っていることと、
走査用ミラー２が回転軸に関して傾斜している事から、
観測用超音波トランスデューサ１から発振された超音波
４が、回転位置検出用トランスデューサ６に到達する時
間は、回転軸３の回転角により周期的に変化する。この
変化を超音波受信装置で捉えて評価する事により、走査
用ミラー２の回転角を検出できる。

【００１７】本実施例によれば、超音波内視鏡先端部を
コンパクトに作製できる。また、ロータリーエンコーダ
やピックアップを内蔵しないため耐衝撃性に優れる。

【００１８】尚、回転位置検出用トランスデューサ６の
形状を、図２に示した様に走査用ミラー２の反射面の縁
部のみを覆うようにする形状にした場合。発振された超
音波４が走査用ミラー２に到達する時間の変化をより正
確に検出できる。

【００１９】

【実施例２】図７〜図９は本実施例を示し、図７は概略
構成図、図８は走査用ミラーと多段ミラーとの斜視図、
図９は変形例を示す斜視図である。本実施例は、前記実
施例１における走査用ミラー２上に設けられた回転位置
検出用トランスデューサ６を廃止し、代わりに観測用超
音波トランスデューサ１の中心と走査用ミラー２の回転
軸３とを同軸に配置するとともに、走査用ミラー２の外
周に多段ミラーを一体に設置し、さらに多段ミラーの音
響反射面と対向する位置に回転位置検出用送受トランス
デューサを設けて構成した点が異なり、他の構成は同一
な構成部分から成るもので、同一構成部分には同一番号
を付してその説明を省略する。

【００２０】走査用ミラー２の周囲には、これと一体に
多段ミラー７が設置されている。多段ミラー７には、階
段状の音響反射面８が設けられている。多段ミラー７
は、走査用ミラー２と共に回転軸３により駆動される。
上記の音響反射面８と対向する位置に、回転位置検出
用送受トランスデューサ１０が設けられている。回転位
置検出用送受トランスデューサ１０は、音響反射面８に
関して超音波の送受を行う事ができる。

【００２１】以上の構成から成る超音波探触子は、基本
的な作用は前記実施例１と同様であり、差異について述
べる。回転位置検出用送受トランスデューサ１０は、音
響反射面８に関してのみ超音波の送受を行う。ここで音
響反射面８が走査用ミラー２の周囲に階段状に形成され
ているために、回転位置検出用送受トランスデューサ１
０から発振された超音波９は、音響反射面８で反射され
て再度回転位置検出用送受トランスデューサ１０に入射
する時間が回転軸３の回転角により周期的に変化する。
この変化を超音波受信装置で捉えて評価する事によ
り、走査用ミラー２の回転角を検出できる。

【００２２】本実施例によれば、前記実施例１と同様な
効果が得られるとともに、階段状の音響反射面８を走査
用ミラー２の周囲に形成し、同時に回転位置検出専用の
送受型トランスデューサ１０を使用するため、回転角を
デジタル量として且つ正確に検出できる。また、被駆動
部材である走査用ミラー２は、超音波の反射を行うのみ
であるので、前記実施例１の様に回転位置検出用送受ト
ランスデューサの信号をスリップリングを介して外部に
取り出す必要がなくなり、構造が単純化される。

【００２３】尚、本実施例の観測用超音波トランスデュ
ーサ１と回転位置検出用送受トランスデューサ１０は、
図９に示す様に単一の圧電素子に観測用電極１１と回転
位置検出用電極１２との二つの分割された電極を構成
し、これを用いて観測・位置検出兼用トランスデューサ
１３を構成してもよい。この場合、観測用電極１１を形
成した部分を走査用ミラー２と対向する位置に、また回
転位置検出用電極１２を形成した部分を多段ミラー７上
の音響反射面８と対向する位置に設置する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る超音波
探触子によれは、超音波内視鏡先端部をコンパクトに作
成できる。また、ロータリーエンコーダやピックアップ
等を内蔵しないため耐衝撃性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図である。

【図２】本発明の概念図である。

【図３】本発明の概念図である。

【図４】実施例１を示す概略構成図である。

【図５】実施例１を示す断面図である。

【図６】実施例１を示す斜視図である。

【図７】実施例２を示す概略構成図である。

【図８】実施例２を示す斜視図である。

【図９】実施例２の変形例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 観測用超音波トランスデューサ ２ 走査用ミラー ３ 回転軸 ４ 超音波 ６ 回転位置検出用トランスデューサ １４ 超音波内視鏡先端部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観測用超音波トランストデューサと、回
   転軸により回転駆動される走査用音響ミラーとから構成
   され、走査用音響ミラーを用いて超音波ビームをラジア
   ル走査する形式の超音波内視鏡用探触子において、前記
   観測用超音波トランスデューサの中心と前記走査用音響
   ミラーの回転軸とをオフセットするとともに、走査用音
   響ミラー上に回転位置検出用の超音波トランスデューサ
   を設けて構成したことを特徴とする超音波探触子。
2. 【請求項２】 観測用超音波トランスデューサと、回転
   軸により回転駆動される走査用音響ミラーとから構成さ
   れ、走査用音響ミラーを用いて超音波ビームをラジアル
   走査する形式の超音波内視鏡用探触子において、前記走
   査用音響ミラーの外周に回転軸方向へ高さが階段状に変
   化する多段のミラーを設けるとともに、該多段のミラー
   ヘ超音波の送受を行う回転位置検出用の超音波トランス
   デューサを設けて構成したことを特徴とする超音波探触
   子。