JPH10216131A - 超音波プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波プローブに近い部位と遠い部位を、同
時に高解像度に観察できる超音波プローブ装置を提供す
る。 【解決手段】 挿入部５の先端部１１を構成する先端部
本体２５の先端側には超音波トランスデューサ９が取り
付けられ、その超音波放射面に対向して、従動側傘歯車
３６が取り付けられた従動シャフト３８の先端には超音
波ミラー３７が取り付けられている。従動側傘歯車３６
はモータとフレキシブルシャフトを介して連結された駆
動シャフト３２に取り付けられた駆動側傘歯車３５と噛
合して回転され、この回転と共に超音波ミラー３７も回
転し、超音波トランスデューサ９からの超音波を反射し
て、セクタ状に走査する。超音波ミラー３７の反射面は
曲率半径が異なる第１及び第２の反射面４６、４７が形
成され、異なる距離の焦点位置で超音波を収束すること
により、同時に超音波トランスデューサ９から近い部位
と遠い部位に対する画像を得られるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願は、超音波を利用して生
体の検査を行う超音波診断装置に使用される超音波プロ
ーブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波を利用して体腔内の臓器等
の対象部位を診断する超音波診断装置が広く用いられる
ようになった。

【０００３】このために、体腔内に挿入部を挿入し、挿
入部の先端側に配置した超音波を送信及び受信する超音
波トランスデューサと、超音波走査機構を備えた超音波
プローブ装置が使用される。

【０００４】超音波走査機構として超音波トランスデュ
ーサを直接回転等の駆動しないで、超音波を反射するミ
ラー側を回転駆動する構造にすることにより、超音波ト
ランスデューサと接続される信号ケーブルの取付構造が
より簡単にできるため、ミラーを駆動する構造にしたも
のが採用される場合がある。

【０００５】また、体腔内の臓器等の表面から深さが異
なる位置に超音波の焦点を変更できるようにしたものが
例えば特開平３−９７４５３号公報に開示されている。
この従来例ではミラーとして機能する反射部材を電圧の
印加により、曲面状に湾曲して焦点位置を変更できるよ
うにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−９７４５３号公報では、超音波の焦点距離を変化さ
せるために反射部材を変形させる機構が必要になり装置
が複雑になること、及び超音波プローブに近い部位と遠
い部位に焦点を同時に合わせられない（合わせる構造を
開示及び示唆していない）欠点である。

【０００７】一方、特開平２−２７７４４５号公報で
は、プローブの軸方向に音響レンズを複数設け、超音波
トランスデューサをプローブの軸方向の位置をずらし
て、超音波トランスデューサに対向する位置の音響レン
ズを選択することによりその音響レンズによる超音波の
焦点距離に選択設定できるようにしている。

【０００８】しかし、この従来例では先端部における挿
入軸方向に複数の音響レンズを配置する構造のため、先
端部の長さが長くなってしまい、所望とする焦点位置で
の画像を得る操作が面倒になる（同じ部位で深さが異な
る位置に焦点を合わせた画像を得るためにはプローブも
軸方向に移動する必要がある）こと、及び同時には超音
波プローブに近い部位と遠い部位に焦点を合わせること
ができない欠点がある。

【０００９】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、超音波プローブに近い部位と遠い
部位を、同時に高解像度で観察することを可能とする超
音波プローブ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】体腔内に挿入可能な細長
の挿入部の先端側に設けられた超音波トランスデューサ
から発せられる超音波を、該超音波トランスデューサの
音軸を中心軸として回転または揺動するミラーにより反
射させて超音波走査する超音波プローブ装置において、
前記ミラーの超音波反射面を複数の面に分割し、該複数
の面を少なくとも曲率半径の異なる曲面により構成する
ことにより、超音波トランスデューサから発せられる超
音波を該超音波トランスデューサから異なる距離で同時
に収束させることができ、超音波プローブ先端部から異
なる距離で同時に高解像度の高い超音波画像を得ること
を可能にしている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を具体的に説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図５は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた超
音波内視鏡システムを示し、図２は第１の実施の形態の
超音波プローブ装置の先端部の構成を示し、図３は超音
波ミラーを示し、図４は超音波ミラーで反射されて出射
される超音波ビームを示し、図５は変形例における超音
波ミラーを示す。

【００１２】図１に示すように超音波内視鏡システム１
は第１の実施の形態の超音波プローブ装置２と、この超
音波プローブ装置２が着脱自在に接続される観測装置３
及び光源装置４とから構成される。

【００１３】、この超音波プローブ装置２は細長の挿入
部５と、この挿入部５の後端に設けられた操作部６と、
この操作部６から延出された超音波ケーブル７及びライ
トガイドケーブル８と、超音波ケーブル７及びライトガ
イドケーブル８の端部にそれぞれ設けられた超音波コネ
クタ７ａ及びライトガイドコネクタ８ａとを有する。

【００１４】超音波コネクタ７ａ及びライトガイドコネ
クタ８ａは観測装置３及び光源装置４のコネクタ受け３
ａ，４ａにそれぞれ着脱自在で接続される。

【００１５】そして、観測装置３はその内部の駆動信号
発生回路から超音波プローブ装置２に設けた超音波トラ
ンスデューサ９（図２参照）に超音波駆動信号を印加し
て超音波を出射させると共に、生体側で反射された超音
波エコーを受信して超音波トランスデューサ９により変
換された電気信号（エコー信号）に対して増幅回路での
増幅等し、さらに映像信号に変換して観測装置３に設け
たディスプレイ３ｂに超音波画像を表示する。

【００１６】光源装置４はこの光源装置４内の図示しな
いランプの光をライトガイドケーブル８内等を挿通され
たライトガイドファイバ１０に照明光を供給する。挿入
部５はその先端に設けられた先端部１１と、その先端部
１１の後端に設けられた湾曲自在の湾曲部１２と、この
湾曲部１２の後端から操作部６の前端に至る長尺の可撓
部１３とからなる。

【００１７】操作部６は術者が把持する把持部１４の後
端には湾曲部１２を湾曲する操作を行う湾曲ノブ１５が
設けられ、その後端にはモータ１６を内蔵した副操作部
１７が設けられ、さらにその副操作部１７の後端には肉
眼で観察する接眼部１８が設けられている。

【００１８】また、操作部６の前端付近には内視鏡処置
具１９を挿入する処置具挿入口２０が設けられ、この処
置具挿入口２０は内部でチャンネルと連通し、このチャ
ンネルを介して内視鏡処置具１９の先端側を先端部１１
のチャンネル出口或いは処置具出口２１（図２参照）か
ら突出することができるようになっている。

【００１９】図２に示すように先端部５には超音波トラ
ンスデューサ９等を設けた超音波プローブ先端部２３
と、その後端（基端）側に設けた内視鏡先端機能部２４
とを有する。

【００２０】内視鏡先端機能部２４は先端部本体２５の
斜面部に設けられ、照明光を斜め前方に出射する照明光
学系２６と、斜め前方を光学的に観察する観察光学系２
７と、観察光学系２７の外表面を洗浄するためのノズル
２８とが設けられると共に、これらの光学系に隣接して
処置具起上台２９を備えた処置具起上機構が設けられて
いる。

【００２１】処置具起上台２９の基端側にはチャンネル
出口２１が臨み、このチャンネル出口２１から突出され
る処置具の突出方向を処置具起上台２９の起上（傾斜）
により可変できるようにしている。

【００２２】上記照明光学系２６にはライトガイド１０
で導光され、その先端面から出射される照明光をさらに
拡開して出射する凹レンズ等を備えている。

【００２３】照明光学系２６を経た照明光で照明された
患部等は観察光学系２７でその結像位置に光学像を結
ぶ。この結像位置には、図示しないイメージガイドの先
端面が配置され、このイメージガイドにより接眼部１８
付近に配置された後端面に光学像が伝送される。この後
端面に伝送された光学像は接眼部１８に設けた接眼レン
ズを介して拡大観察することができる。

【００２４】一方、先端部１１の前端側の超音波プロー
ブ先端部２３はほぼ円柱形状の先端部本体２５に、先端
を半球形状にし、その後端を円筒形状にしたキャップ３
０が（Ｏリングを介挿する等して）水密構造で取り付け
られている。

【００２５】このキャップ３０は超音波を透過し、かつ
その内部が観察できる程度の透明度（透明または半透
明）を有する樹脂材料（ポリエチレン等）で作られてい
る。また、そのキャップ３０内部は超音波伝達媒体３１
が充填されている。

【００２６】この先端部本体２５のほぼ中心軸に沿って
駆動シャフト３２が配置され、この駆動シャフト３２の
後端は挿入部５内を挿通されたフレキシブルシャフト３
３（図１参照）の先端と連結され、このフレキシブルシ
ャフト３３の後端はモータ１６と連結され、その回転を
駆動シャフト３２に伝達する。

【００２７】この駆動シャフト３２の先端側は２箇所の
軸受け３４で回転自在に支持され、駆動シャフト３２の
先端は先端部本体２５の先端中央を切り欠いた凹部に延
び、駆動側傘歯車３５が取り付けられている。

【００２８】この駆動側傘歯車３５はその駆動シャフト
３２と直交する従動シャフト３８に取り付けられた従動
側傘歯車３６と噛合し、この従動側傘歯車３６を回転す
る。駆動側傘歯車３５及び従動側傘歯車３６は、自己潤
滑性の高い樹脂材料（例えばポリアセタールなど）で作
られている。

【００２９】この従動側傘歯車３６を取り付けた従動シ
ャフト３８の先端には超音波ミラー３７が取り付けられ
ている。より具体的には、超音波ミラー３７は従動シャ
フト３８における従動側傘歯車３６のピッチ円錐頂点側
となる先端部に取り付けられている。

【００３０】この従動シャフト３８の基端は抜け止めと
なるフランジ部に隣接する部分が軸受け３９により超音
波ミラー取付部材４１に対して回転自在に支持されてい
る。この超音波ミラー３７は、ほぼ円柱形状であり、従
動シャフト３８に取り付けられた一方の端面と反対側の
端面を（円柱の軸に対して）ほぼ４５度の角度でカット
して超音波を反射するミラー面を有する。

【００３１】このミラー面は超音波トランスデューサ９
の超音波放射面と４５度の角度で対向し、超音波トラン
スデューサ９で発射され、従動シャフト３８の軸方向に
進行する超音波を反射してその方向を従動シャフト３８
の軸に対して９０度変換する機能を有している。

【００３２】従って、超音波トランスデューサ９で発射
された超音波は超音波ミラー３７が回転されることによ
り、図２において、紙面に垂直な方向に放射状に発射さ
れ、セクタ走査する。このように、超音波ミラー３７を
取り付けた従動シャフト３８が超音波トランスデューサ
９の超音波放射面の中心軸の延長線上（つまり、超音波
トランスデューサ９の音軸の延長線上）で回転される状
態となるように超音波ミラー取付部材４１はネジにより
先端部本体２５に固定されている。

【００３３】また、超音波トランスデューサ９の超音波
放射面には超音波ミラー３７側の面が平面で超音波放射
面側が一定の曲率半径の凸面形状にした音響レンズ４２
が取り付けてあり、平面状の超音波放射面から放射され
る超音波を広がらないように僅かに集束する機能を有す
る。

【００３４】また、超音波トランスデューサ９に接続さ
れたケーブル４３は先端部本体２５のケーブル挿通孔等
を介して挿入部５内等を挿通され、その手元側は超音波
コネクタ７ａの電気接点に至る。

【００３５】先端部本体２５には、この先端部本体２５
の外側とキャップ３０内部を連絡する２本の媒体注入路
４４が設けられている。そして２本の媒体注入路４４の
うち少なくとも一方は、キャップ３０内部側の開口がキ
ャップ３０を通して外部より視認可能な位置にある。各
媒体注入路４４の外側の開口はプラグ４５によって液密
に封止されている。

【００３６】なお、チャンネル出口２１は前記超音波ミ
ラー３７の回転によって得られる超音波走査平面にほぼ
一致する位置で、かつ照明光学系２６と観察光学系２７
の近傍に開口しており、このチャンネル出口２１の前部
に内視鏡処置具１９の先端側の突出角度を調整する処置
具起上台２９が配置されている。

【００３７】図３に示すように本実施の形態では超音波
ミラー３７には先端部１１から（より正確には超音波ト
ランスデューサ９の超音波放射面から）近い距離の位置
と遠い距離の位置にそれぞれ収束する超音波収束手段と
して曲率半径が異なる複数の反射面を設けていることが
特徴となっている。つまり、楕円形の反射面を例えばそ
の長軸方向に２等分した第１の反射面４６は曲率半径の
小さい凹状の球面であり、第２の反射面４７は曲率半径
の大きな凹状の球面となっている。

【００３８】そして、図４に示すように超音波トランス
デューサ９の超音波放射面から放射された超音波を第１
の反射面４６及び第２の反射面４７で反射することによ
り、距離が異なる焦点４８、４９の位置で超音波を集束
させることができるようにしている。

【００３９】なお、第１の反射面４６と第２の反射面４
７の面積比は、本実施の形態では１：１となっている
が、これに限定されるものでなく、使用目的に合わせて
適宜変更可能である。例えば、近い焦点４８に対応する
第１の反射面４６よりも遠い焦点４９に対応する第２の
反射面４６の面積を相対的に大きくするようにしても良
い。つまり、超音波はその伝搬距離と共に、その振幅が
大きく減衰するので、遠い距離側の方が近い距離側より
も得られる信号が相対的に大きくなるように面積比を上
記のように設定する方が一般的にＳ／Ｎを大きくでき、
有利となる場合が多い。この場合、超音波の距離に対す
る減衰特性を補正するような面積比に設定しても良い。

【００４０】次に本実施の形態の作用を説明する。超音
波走査を開始すると、操作部６に内蔵されたモータ１６
の回転がフレキシブルシャフト３３、駆動シャフト３
２、駆動側傘歯車３５、従動側傘歯車３６を経て超音波
ミラー３７に伝達される。同時に超音波トランスデュー
サ９が観測装置３によって駆動され、パルス状の超音波
を発生する。

【００４１】図４に示すように超音波ミラー３７まで達
した超音波のうち、超音波ミラー３７の第１の反射面４
６によって反射した成分は、その伝達方向を９０度変更
すると同時に、曲率半径の小さな球面で反射するため、
近い方の第１の焦点４８に焦点を結ぶ。

【００４２】逆に超音波ミラー３７の第２の反射面４７
によって反射した成分は、やはりその伝達方向を９０度
変更すると同時に、曲率半径の大きな球面で反射するた
め、遠い方の第２の焦点４９に焦点を結ぶ。そして、超
音波ミラー３７の回転によって、挿入部５の軸に平行な
面内の扇状の走査がなされる。

【００４３】被検体（例えば生体の組織）によって反射
された超音波は、上述と逆のプロセスを経て、超音波ト
ランスデューサ９で受信され、エコー信号となり観測装
置３に入力されて、反射波の強さと距離に応じた超音波
断層像の映像信号が生成され、図１に示すようにディス
プレイ３ｂに超音波断層像を表示する。

【００４４】なお、第１の反射面４６で反射した超音波
の成分は、第２の焦点４９においては幅の広がったビー
ムとなっているため、この成分の作り出す超音波画像は
解像度の劣ったものであるが、ビームが広い部位では超
音波の強度も小さいため、超音波画像上では相対的に強
度の大きい第２の反射面４７で反射した超音波の成分に
よる解像度の優れた画像が表示される。

【００４５】これとは逆に、第２の反射面４７で反射し
た超音波の成分は、第１の焦点４８では幅の広いビーム
であり、解像度の劣った超音波画像を作り出すが、前述
の理由により画像信号が相対的に弱いため、超音波画像
上では解像度の優れた第１の反射面４６で反射した成分
による画像が表示される。

【００４６】処置具挿入口２０から内視鏡用処置具１９
を挿入することができ、内視鏡用処置具１９の先端は、
処置具出口２１より突き出せる。この処置具出口２１は
超音波断層面に一致しているので、内視鏡用処置具１９
の先端を超音波断層像下で観察可能である。

【００４７】キャップ３０内に気泡が混入してしまった
場合は、先端部１１を動かして気泡を媒体注入路４４の
キャップ３０内部側の開口に移動させてからプラグ４５
を外し、シリンジ等で超音波伝達媒体３１を注入するこ
とにより気泡を除去することができる。

【００４８】本実施の形態は以下の効果を有する。以上
のような構成により、本実施の形態の超音波プローブ装
置２は、近い焦点４８と遠い焦点４９を持つ。従って、
同時に近い部位に於いても、遠い部位に於いても解像度
の高い超音波断層像が得られる。また、先端部１１の長
さを長くしたり、太くしたりすることなく超音波ミラー
３７の反射面の形状を変更するのみの簡単な構造で、同
時に近い部位に於いても、遠い部位に於いても解像度の
高い超音波断層像が得られるようにできる。

【００４９】また、内視鏡用処置具１９を超音波画像下
に使用する場合においても、その突出長が長い場合でも
短い場合でも解像度の優れた画像が得られるため、内視
鏡処置具１９を精密に操作する事ができる。

【００５０】図５は第１の実施の形態の変形例における
超音波ミラー３７Ｂを示す。この超音波ミラー３７Ｂ
は、回転軸を中心に放射状に区分された３つの反射面を
持っている。つまり、第１の反射面５１、第２の反射面
５２及び第３の反射面５３を有し、第１の反射面５１、
第２の反射面５２、第３の反射面５３はそれぞれ曲率半
径が、大、中、小の曲面で構成され、超音波を反射して
それぞれ遠、中、近の距離に超音波を集束するようにし
ている。

【００５１】その他の構成は第１の実施の形態と全く同
じである。この超音波ミラー３７Ｂによれば、近、中、
遠の３点に焦点を結ばせることが可能である。

【００５２】（第２の実施の形態）図６は本発明の第２
の実施の形態における超音波ミラー５５を示す。本実施
の形態の超音波ミラー５５は、同心円（より正確には同
心長円）状の内側と外側で異なる曲率半径の曲面を有し
ている。

【００５３】内側の長円形状の第１の反射面５６は、曲
率半径の小さな凹状の球面であり、近い距離の位置に超
音波を集束する。外側のリング形状の第２の反射面５７
は曲率半径の大きな凹状の球面であり、遠い距離の位置
に超音波を集束する。その他の構成は第１の実施の形態
と同じである。

【００５４】本実施の形態の作用は第１の実施の形態と
同様である。本実施の形態は第１の実施の形態の効果に
加えて、超音波ミラー５５の加工が比較的容易である。

【００５５】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態における超音波ミラー６１を図７に示す。本実施
の形態の超音波ミラー６１の反射面は、第１の反射面６
２とその両側に設けられた第２の反射面６３とからなっ
ている。

【００５６】第１の反射面６２は凹状の円筒面（図７で
は上下方向に凹面となる円筒面）であり、第２の反射面
６３は平面または第１の反射面６２よりも曲率の小さな
凹状の円筒面である。その他の構成は第１の実施の形態
と同じである。

【００５７】本実施の形態の作用を説明する。第１の反
射面６２が円筒面であるため、曲率のある方向では収束
機能或いは収束の作用があるが、曲率のない方向には収
束作用を有しない。

【００５８】このため、第１の反射面６２で反射された
超音波は、方位分解能は高くなるが、走査面に垂直な方
向の分解能が比較的低くなる。

【００５９】また、平面または第１の反射面６２よりも
曲率の小さな凹状の円筒面である第２の反射面６３で反
射した超音波は、この超音波ミラー３７によって集束さ
れないか、またはわずかな集束しか受けないので、比較
的遠い点に焦点を結ぶ。その他の作用は第１の実施の形
態と同様である。

【００６０】本実施の形態は以下の効果を有する。第２
の反射面６３によって作り出される超音波断層像は、比
較的遠方を主眼とした情報であり、先端部１１の位置や
方向を特定するのに有効である。

【００６１】第１の反射面６２によって作り出される超
音波断層像は、比較的近傍の情報であり、例えば超音波
ガイド下で組織内部に穿刺を行う場合、穿刺目標と穿刺
針を観察するのに効果がある。

【００６２】特に第１の反射面６２が円筒面であり、走
査面に垂直な方向には超音波があまり集束していないた
め、穿刺中に穿刺針が左右にそれたりした場合でも、針
先端を見失いにくい。

【００６３】（第４の実施の形態）図８は本発明の第４
の実施の形態の超音波プローブ装置２におけるその先端
側の構成を示す。先端部本体２５の先端側は、キャップ
３０によって液密的に覆われている。このキャップ３０
の基部付近の先端部本体２５の表面から、キャップ３０
内部を連絡する媒体注入路４４が少なくとも２本設けら
れており、各媒体注入路４４における外部に連通する開
口はプラグ４５によって封止されている。

【００６４】本実施の形態では１つの媒体注入路４４の
キャップ内部側開口は駆動シャフト３２の側面付近に設
けられている。この開口付近の操作部６側近傍にシール
部材７１が設けられている。そしてキャップ３０によっ
て覆われた空間には超音波伝達媒体３１が充填されてい
る。

【００６５】なお、もう一方の図示しない媒体注入路４
４は第１の実施の形態と同様にキャップ３０内部で、か
つキャップ３０外部から視認可能な位置に開口してい
る。フレキシブルシャフト３３（図１参照）に接続され
た駆動シャフト３２が軸受け３４によって回転自在に設
けられており、その先端に駆動側傘歯車３５が固定され
ている。

【００６６】この駆動側傘歯車３５と噛合する従動側傘
歯車３６は強磁性体材料（例えば鉄）で作られた従動シ
ャフト３８に固定されており、この従動シャフト３８
は、駆動シャフト３２に垂直に、かつ先端部本体２５に
軸受け３９によって回転自在に支持されている。

【００６７】従動側傘歯車３６にはそのピッチ円錐頂点
側にミラー支持軸７２の基端が固定されており、ミラー
支持軸７２の先端には超音波ミラー５５が取り付けられ
ている。また、この、従動シャフト３８に垂直な軸まわ
りに揺動自在に支持されている。超音波ミラー５５の反
射面と反対側の基端には永久磁石７３が取り付けてあ
る。

【００６８】この超音波ミラー５５は図６に示したよう
に、略円筒形状の端部側を４５度傾斜させて反射面を設
けた形状であり、内側と外側に、曲率半径の異なる第１
の反射面５６と第２の反射面５７が設けられている。

【００６９】従動シャフト３８、従動傘歯車３６、ミラ
ー支持軸７２、永久磁石７３、超音波ミラー５５による
超音波走査機構の構成を図９に分解して示す。従動傘歯
車３６は従動シャフト３８に固定されている。従動傘歯
車３６には、その中心に対称に、２本のミラー支持軸７
２が、従動シャフト３８に平行に固定されている。この
ミラー支持軸７２の先端側は中心側に直角に曲がってい
る。

【００７０】超音波ミラー５５には、その中心軸に垂直
に交差するように軸穴７４が設けられている。また軸穴
７４は楕円形をした反射面の短径方向に平行である。軸
穴７４の内径はミラー支持軸７２の外径よりわずかに大
きい。

【００７１】ミラー支持軸７２の先端側がこの軸穴７４
に挿入される。超音波ミラー５５における従動傘歯車側
の端面に固定され、ほぼコ字形状の永久磁石７３は軸穴
７４と垂直の方向に磁化している。

【００７２】永久磁石７３の両極と従動側傘歯車３６の
間には同じ形状の２個のバネ７５が介挿されており、そ
の位置は従動側傘歯車３６の回転中心に対して対称であ
る。図８に示すように、従動シャフト３８を支持する軸
受け３９に隣接して、コイル７６が先端部本体２５に固
定されている。

【００７３】このコイル７６は図示しない電線によって
観測装置３の図示しない制御装置に接続されている。そ
して、このコイル７６に電流を流すことのによって、強
磁性体材料で作られた従動シャフト３８は図１０或いは
図１１に示すようにその軸方向に磁化することができ、
永久磁石７３を傾けて、超音波を反射して走査する方向
を変更できるようにしている。

【００７４】また、超音波トランスデューサ９の超音波
放射面には音響レンズ４２が取り付けられている。超音
波トランスデューサ９は、その音軸を従動シャフト３８
の中心軸と一致させて、超音波ミラー５５側に超音波を
発する位置に固定されている。その他の構成は第１の実
施の形態と同様であり、同じ部材には共通の符号を付
け、その説明を省略する。

【００７５】次に本実施の形態の作用を説明する。第１
の実施の形態の場合と同様、超音波走査を開始すると駆
動シャフト３２に回転が伝達される。そして駆動側傘歯
車３５が回転するとともに従動側傘歯車３６にも回転が
伝達され、従動シャフト３８、ミラー支持軸７２、永久
磁石７３、超音波ミラー５５も回転する。

【００７６】同時に、観測装置３が発生する駆動パルス
によって超音波トランスデューサ９が駆動され、超音波
ミラー５５に向けて、超音波が発せられる。超音波は超
音波ミラー５５によってその向きを変え、キャップ３０
を透過して、被検体に到達する。

【００７７】コイル７６に電流を流さないときは、永久
磁石７３の両極と従動シャフト３８先端が引き合う力が
弱く、２個のバネ７５の付勢作用で超音波ミラー５５は
図８の一点鎖線で示す超音波ビームの中心軸７６に示す
ように超音波を９０度反射する状態で回転する。この
時、超音波プローブ装置２は、従動シャフト３８の軸に
垂直な平面を走査する。

【００７８】図１０に示すように、コイル７６にある極
性の直流電流を流すと従動シャフト３８が磁化し（図１
０上では従動シャフト３８先端がＮ極）、永久磁石７３
の一方の極（図１０上ではＳ極）と引き合うため超音波
ミラー５５と永久磁石７３が軸穴７４まわりに微小角
度、揺動する或いは傾く。

【００７９】揺動する角度は、コイル７６に流れる電流
が作る従動シャフト３８の磁力の大きさと、２個のバネ
７５の付勢力のつりあいから決定される。したがって直
流電流の大きさを大きくするほど超音波ミラー５５と永
久磁石７３を大きく揺動する。

【００８０】そして、超音波ミラー５５と永久磁石７３
とが揺動した状態で従動シャフト３８は回転する。図１
０の場合、超音波は９０度より小さい角度で反射される
ため、超音波プローブ装置２の中心軸の左側（図１０で
は左下側）を円錐走査するようになる。

【００８１】図１１は図１０の場合と逆極性の直流電流
をコイル７６に流した場合を示す。この場合、超音波は
９０度より大きな角度で反射し、超音波プローブ装置２
の中心軸の右側（図１１では左上側）を円錐走査する。

【００８２】なお、先端部５のキャップ３０内に超音波
伝達媒体３１を充填するときは、先端方向を下に向け、
プラグ４５を外して媒体注入路４４に図示しない吸引装
置を接続する。また、図示しないもう一つの媒体注入路
４４には超音波伝達媒体３１を満たした容器を接続して
おく。

【００８３】吸引装置を作動させるとキャップ３０内が
陰圧になるため、超音波伝達媒体３１がキャップ３０内
に吸引される。そして媒体注入路４４から全ての空気が
排出されたら、吸引装置を停止し、プラグ４５で封止す
ることでキャップ３０内を超音波伝達媒体３１で満たさ
れる。

【００８４】本実施の形態は以下の効果を有する。観測
装置３の制御装置を制御することで、平面上の超音波走
査のみならず、円錐面上の走査が可能である。これによ
り、内視鏡用処置具１９と併用する場合、例えば内視鏡
用処置具１９として穿刺針を用いて超音波ガイド下で生
体組織へ穿刺をする場合等、内視鏡用処置具１９が外力
により湾曲して超音波走査面から外れた時でも、制御装
置の操作で左右の円錐走査を行うことによって、内視鏡
用処置具１９の先端を超音波画像下に捉えることができ
る。

【００８５】また、媒体注入路４４を駆動シャフト３２
側面のシール部材７１近傍に開口させたため、ここから
吸引して超音波伝達媒体３１を充填する際に、駆動側傘
歯車３５の裏や、駆動シャフト３２と先端部本体２５の
間に存在する空気を容易に除去することができる。その
他は第２の実施の形態と同様の効果を有する。

【００８６】（第５の実施の形態）図１２は本発明の第
５の実施の形態の超音波プローブ装置２におけるその先
端側の構成を示す。本実施の形態は図２において、超音
波ミラー３７の反射面は例えば平面にし、超音波トラン
スデューサ９の超音波放射面９ａに取り付けた音響レン
ズ４２部分を超音波トランスデューサ９から近い距離と
遠い距離とでそれぞれ収束する機能を有するように例え
ば曲率半径が異なる第１の音響レンズ部８１ａ及び第２
の音響レンズ部８１ｂからなる音響レンズ８２が取り付
けられている。

【００８７】より具体的には超音波トランスデューサ９
の超音波放射面９ａ側はそれぞれ平面で、超音波ミラー
３７側がそれぞれ異なる曲率半径の凸面にした曲面を有
する、円板を例えば同心状に２分した第１の音響レンズ
部８１ａ及び第２の音響レンズ部８１ｂからなる音響レ
ンズ８２が取り付けられている。

【００８８】なお、図１３は図１２において、超音波ミ
ラー３７側から見た音響レンズ８２を一部切り欠いて示
す。超音波トランスデューサ９の超音波放射面９ａには
そのサイズと同じサイズの音響レンズ８２を直接取り付
けているので、超音波が走査された場合任意の走査角度
での超音波ビームを２つの距離で収束するように機能す
る。その他は第１の実施の形態と同様の構成である。

【００８９】本実施の形態の場合の作用は以下のように
超音波ミラー３７の反射面を第１の反射面４６及び第２
の反射面４７にした場合と（反射と透過の違いはある
が）実質的にはほぼ同様のものとなる。

【００９０】超音波トランスデューサ９の超音波放射面
９ａから発せられた超音波は（任意の走査方向に対しそ
れぞれ）第１の音響レンズ部８１ａを通った場合には近
い距離の焦点で収束し、第２の音響レンズ部８１ｂを通
った場合には遠い距離の焦点で収束する。

【００９１】また、近い距離側で反射された超音波は
（第２の音響レンズ部８１ｂではあまり収束されない
で）第１の音響レンズ部８１ａで収束され、遠い距離側
で反射された超音波は（第１の音響レンズ部８１ａでは
あまり収束されないで）第２の音響レンズ部８１ｂで収
束される。

【００９２】従って、第１の実施の形態で説明したのと
同様に、本実施の形態でも同時に超音波放射面９ａに近
い距離側と遠い距離側でそれぞれ焦点を持ち、分解能が
高い或いは解像度が高い超音波断層像を得ることができ
る。

【００９３】また、通常の音響レンズの場合と殆ど同様
に先端部１１が大きくなることなく（より具体的には先
端部が長くなることなく及び太くなることなく）、異な
る距離で解像度の高い超音波断層像が得られるようにで
きる。また、簡単な構造で実現できる。

【００９４】なお、本実施の形態においては、例えば同
心状の２つの音響レンズ部８１ａ，８１ｂからなる音響
レンズ８２の場合を説明したが、３つ以上の曲率半径を
有する音響レンズ部からなる音響レンズを設けても良
い。

【００９５】また、複数の曲率半径が連続的に形成され
たように複数の焦点距離が連続的に形成されたような音
響レンズを設けても良い。

【００９６】また、音響レンズ８２を形成する部材を超
音波に対する屈折率が異なる部材で形成することによ
り、異なる複数の焦点距離で超音波を収束する機能を有
するようにすることもできる。

【００９７】なお、第５の実施の形態は超音波トランス
デューサ９側を直接回転駆動等して超音波を走査する
（つまり、超音波ミラーを有しない）超音波プローブ装
置の場合にも適用できる。

【００９８】第５の実施の形態では超音波放射面９ａに
取り付けた音響レンズ８２によって少なくとも超音波放
射面９ａから２つの異なる距離の位置で超音波を収束さ
せる手段を形成したが、本発明はこれに限定されるもの
でなく、超音波放射面９ａと音響窓との間の超音波の伝
搬路中に配置され、任意に走査される超音波ビームに対
して少なくとも前記超音波放射面から２つの異なる距離
の位置で超音波を収束させる超音波収束手段を形成した
ものであれば良い。

【００９９】例えば、音響レンズ８２により上記超音波
収束手段を形成しないで、走査される超音波が透過する
部分の音響窓を音響レンズ８２のように少なくとも２つ
の距離で超音波を収束させるように音響窓部分の膜厚な
どを変えるようにして超音波収束手段を形成したもので
も良い。なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組
み合わせて形成される実施の形態等も本発明に属する。

【０１００】［付記］ １．体腔内に挿入可能な細長の挿入部の先端側に設けら
れた超音波トランスデューサから発せられる超音波を、
該超音波トランスデューサの音軸を中心軸として回転ま
たは揺動するミラーにより反射させて超音波走査する超
音波プローブ装置において、前記ミラーの超音波反射面
を複数の面に分割し、該複数の面を少なくとも曲率半径
の異なる曲面により構成したことを特徴とする超音波プ
ローブ装置。

【０１０１】２．前記複数の面は、前記ミラーの回転軸
を中心として放射線状に分割されていることを特徴とす
る付記１記載の超音波プローブ装置。 ３．前記複数の面は、前記ミラーの回転軸を中心として
同心円状に分割されていることを特徴とする付記１記載
の超音波プローブ装置。 ４．前記複数の面は、略平行な複数の直線により分割さ
れていることを特徴とする付記１記載の超音波プローブ
装置。

【０１０２】５．単数または複数の超音波トランスデュ
ーサと、超音波トランスデューサの音軸上に、音軸に対
して約４５度の反射面を有する超音波ミラーと、超音波
トランスデューサの音軸を中心軸として、超音波ミラー
を回転または揺動させる手段と、超音波トランスデュー
サの超音波ミラーを収納し、超音波を透過する材質で作
られたキャップと、キャップ内に充填された超音波媒体
と、を具備した超音波プローブ装置において、超音波ミ
ラーの反射面が二種以上の異なる曲面または平面に分割
されていることを特徴とする超音波プローブ装置。

【０１０３】６．体腔内に挿入可能な細長の挿入部の先
端側に設けられた超音波トランスデューサと、該超音波
トランスデューサの超音波放射面から発せられた超音波
を音響窓を通して走査する超音波走査機構とを備えた超
音波プローブ装置において、前記超音波放射面と前記音
響窓との間の超音波の伝搬路中に配置され、任意に走査
される超音波ビームに対して少なくとも前記超音波放射
面から２つの異なる距離の位置で超音波を収束させる超
音波収束手段を形成したことを特徴とする超音波プロー
ブ装置。

【０１０４】７．体腔内に挿入可能な細長の挿入部の先
端側に設けられ、表面に音響レンズを有する超音波トラ
ンスデューサから発せられる超音波を、該超音波トラン
スデューサの音軸を中心軸として回転または揺動するミ
ラーにより反射させて超音波走査する超音波プローブ装
置において、前記音響レンズを複数の面に分割し、それ
ぞれの面を透過した超音波を異なる焦点距離で収束させ
る手段を形成したことを特徴とする超音波プローブ装
置。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、体
腔内に挿入可能な細長の挿入部の先端側に設けられた超
音波トランスデューサから発せられる超音波を、該超音
波トランスデューサの音軸を中心軸として回転または揺
動するミラーにより反射させて超音波走査する超音波プ
ローブ装置において、前記ミラーの超音波反射面を複数
の面に分割し、該複数の面を少なくとも曲率半径の異な
る曲面により構成しているので、超音波トランスデュー
サから発せられる超音波を該超音波トランスデューサか
ら異なる距離で同時に収束させることができ、従って超
音波トランスデューサから異なる距離で同時に高解像度
の高い超音波画像を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた超音波内視
鏡システムを示す全体構成図。

【図２】第１の実施の形態の超音波プローブ装置の先端
部の構成を示す断面図。

【図３】超音波ミラーを示す斜視図。

【図４】超音波ミラーで反射されて出射された超音波ビ
ームの収束の機能の説明図。

【図５】第１の実施の形態の変形例における超音波ミラ
ーを示す斜視図。

【図６】本発明の第２の実施の形態における超音波ミラ
ーを示す斜視図。

【図７】本発明の第３の実施の形態における超音波ミラ
ーを示す斜視図。

【図８】本発明の第４の実施の形態の先端部の構成を示
す断面図。

【図９】従動シャフト、超音波ミラー等の超音波走査機
構を分解して示す斜視図。

【図１０】コイルに直流電流を流した状態での先端部に
おける超音波走査機構を示す図。

【図１１】図１０と逆の向きの直流電流を流した状態で
の先端部における超音波走査機構を示す図。

【図１２】本発明の第５の実施の形態のの先端部の構成
を示す断面図。

【図１３】図１２において、超音波トランスデューサの
放射面側から音響レンズの一部を切り欠いて示す平面
図。

【符号の説明】

１…超音波内視鏡システム ２…超音波プローブ装置 ３…観測装置 ４…光源装置 ５…挿入部 ６…操作部 ９…超音波トランスデューサ １１…先端部 ２１…チャンネル出口 ２３…超音波プローブ先端部 ２４…内視鏡先端機能部 ２５…先端部本体 ２６…照明光学系 ２７…観察光学系 ３０…キャップ ３２…駆動シャフト ３３…フレキシブルシャフト ３５…駆動側傘歯車 ３６…従動側傘歯車 ３７…超音波ミラー ３８…従動シャフト ４６…第１の反射面 ４７…第２の反射面 ４８…第１の焦点 ４９…第２の焦点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔内に挿入可能な細長の挿入部の先端
   側に設けられた超音波トランスデューサから発せられる
   超音波を、該超音波トランスデューサの音軸を中心軸と
   して回転または揺動するミラーにより反射させて超音波
   走査する超音波プローブ装置において、 前記ミラーの超音波反射面を複数の面に分割し、該複数
   の面を少なくとも曲率半径の異なる曲面により構成した
   ことを特徴とする超音波プローブ装置。