JP2005111185A - 超音波内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波ビームの超音波伝達媒体による減衰を抑えてより良好な画質の超音波断層画像を生成し得るように構成した超音波内視鏡を提供する。
【解決手段】超音波を送受信する超音波振動子３１と、この超音波振動子を回転させる回転駆動手段３７と、回転状態の超音波振動子と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段３５と、超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段３６とを一体に構成した超音波観察ユニット２４を内視鏡挿入部を構成する先端部本体２１ａに配設する超音波内視鏡１において、超音波振動子の超音波送受面３１ｃは、回転駆動手段の回転中心軸Ｏを含む面から超音波の放射方向に離間した位置に配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波内視鏡の先端部に配置した駆動モータで超音波振動子を回転させる超音波内視鏡に関する。

従来より、超音波振動子から生体組織内に超音波ビームを繰り返し送信し、生体組織から反射される超音波ビームのエコー信号を同一あるいは別体に設けた超音波振動子で受信して、二次元的な可視像である超音波断層画像を表示装置の画面上に表示させて、病変部の診断等に用いる超音波診断装置が種々提案されている。

この超音波診断装置と組み合わせて使用される機器としては、体腔内に挿入し体内臓器を観察できる内視鏡の挿入部の先端部に超音波振動子を備えた超音波内視鏡等がある。そして、この超音波内視鏡のひとつに、前記超音波振動子を機械的に回転させてラジアル走査を行なえる機械式の超音波内視鏡がある。この超音波内視鏡では、例えば操作部又は超音波観測装置に設けた駆動モータの回転駆動力をフレキシブルシャフトを介して内視鏡先端部に設けた超音波振動子へと伝達することにより、これをラジアル方向に回転させるようにしている。

このような形態の従来の超音波内視鏡では、例えばフレキシブルシャフトに捻れ力が生じることに起因して駆動手段側のエンコーダと先端部側の超音波振動子との間に位相ずれが発生する場合がある。このような場合において生成される超音波断層画像には、例えば揺れや歪み等が生じ、画質劣化の原因になる可能性がある。

また、駆動モータの回転とフレキシブルシャフトの回転との間の同期を取ることが困難であって、回転駆動力の伝達系によるロータの回転位置誤差が生じてしまう可能性もある。この場合には、高精細な超音波断層画像を生成することが困難になってしまうという問題点がある。

そこで、操作部又は超音波観測装置に駆動モータ等の駆動手段を配設し、駆動モータの回転駆動力をフレキシブルシャフトを介して超音波振動子に伝達して、これを回転させるように構成した従来の超音波内視鏡において生じる上述したような種々の問題点を解消するために、本出願人は先に特開２００１−１２８９８１号公報等による超音波内視鏡についての提案を行なっている。

この特開２００１−１２８９８１号公報によって開示される超音波内視鏡は、超音波内視鏡における先端部の先端硬質部の内部に超音波振動子を設けると共に、これに加えて超音波振動子を回転させる駆動モータ（回転駆動手段）とスリップリング（回転型信号伝達手段）とエンコーダ（回転位置検出手段）とを少なくとも配設し、当該駆動モータによって超音波振動子を直接的に回転させ得るように構成している。

この場合において、超音波振動子とスリップリングとエンコーダと駆動モータ等を所定のハウジングによって一体化して超音波観察ユニットを構成し、超音波内視鏡の先端部を構成する先端部本体に対して当該超音波観察ユニットをネジ等の締結手段を用いて着脱自在に構成している。

これによれば、超音波内視鏡における先端部の先端硬質部の内部に超音波振動子と駆動モータとスリップリングとエンコーダとを先端側から順に直列かつ一体に配設したので、良好な超音波診断を容易に行なうことができると同時に、先端部の細径化及び小型化を実現して幅広い診断用途に活用することができ、さらに組立性の向上に寄与すると共に、組立後における保守管理に優れた超音波内視鏡を提供することができるというものである。

また、上述したように上記特開２００１−１２８９８１号公報によって開示される手段では、先端硬質部に駆動モータやスリップリング等を配設して、超音波振動子を駆動モータにより直接的に回転させるように構成している。このような構成としたことから、駆動モータの回転駆動力をフレキシブルシャフトを介して超音波振動子を回転させるものに比べて、超音波振動子をより高速に回転させることができるようになる。

ところで、従来における通常の超音波内視鏡においては、超音波振動子の送受面と観察を所望する部位との間に空気が存在すると、超音波振動子から放射される超音波ビームが減衰し観察部位まで到達せず、よって超音波断層画像を得ることができなくなる。そこで、超音波内視鏡によって良好な超音波断層画像を得るためには、超音波振動子の送受面と観察を所望する部位との間に、例えば流動パラフィンや水やカルボキシメチルセルロース水溶液等の超音波伝達媒体を介在させ得るように、内部に当該超音波伝達媒体を充填した先端キャップ等を備えて構成されるのが普通である。

そして、このような構成の超音波内視鏡においては、先端キャップ内部に充填した超音波伝達媒体中に超音波振動子を配設し、この超音波振動子から所定の超音波ビームを被検体に向けて放射し、当該被検体によって反射した反射波を当該超音波振動子が受けることにより生じる信号によって、所定の超音波診断画像を生成するように構成されている。
特開２００１−１２８９８１号公報

ところが、上述したように超音波振動子より放射された超音波ビームは、超音波伝達媒体を介して被検体へと向かい、この被検体からの反射波は超音波伝達媒体を介して超音波振動子へと戻ることになる。このとき、超音波ビームが超音波伝達媒体中を伝搬する際にも多少の減衰が見られる。

したがって、超音波ビームが超音波伝達媒体を伝搬すべき距離が長くなる程、それによって生成される超音波断層画像にはノイズ等が混入し画質が劣化する傾向が見られる。これによって良好な超音波断層画像を生成できなくなってしまう場合もあるという問題点がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、超音波ビームを放射し受信する超音波振動子と、この超音波振動子を回転させる駆動モータとスリップリングとを一体に構成した超音波観察ユニットを挿入部の先端部に配設した超音波内視鏡において、超音波振動子により放射され受信される超音波ビームの超音波伝達媒体による減衰を抑えて、より良好な画質の超音波断層画像を生成し得るように構成した超音波内視鏡を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の発明による超音波内視鏡は、超音波を送受信する超音波振動子と、この超音波振動子を回転させる回転駆動手段と、回転状態の上記超音波振動子と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段とを一体に構成した超音波観察ユニットを内視鏡挿入部を構成する先端部本体に配設する超音波内視鏡において、上記超音波振動子の超音波送受面は、上記回転駆動手段の回転中心軸を含む面から超音波の放射方向に離間した位置に配置されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、上記第１の発明による超音波内視鏡において、上記超音波観察ユニットは、超音波伝達媒体を内部に充填させる先端キャップをさらに一体に備え、上記超音波振動子の超音波送受面は、上記先端キャップの内壁面の近傍に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、超音波ビームを放射し受信する超音波振動子と、この超音波振動子を回転させる駆動モータとスリップリングとを一体に構成した超音波観察ユニットを挿入部の先端部に配設した超音波内視鏡において、超音波振動子により放射され受信される超音波ビームの超音波伝達媒体による減衰を抑えて、より良好な画質の超音波断層画像を生成し得るように構成した超音波内視鏡を提供することができる。

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
図１は、本発明の一実施形態の超音波内視鏡を含む超音波診断装置の構成を示す概略構成図である。図２と図３とは、本実施形態の超音波内視鏡における先端硬質部とこれに装着される超音波観察ユニットを拡大して示す要部拡大断面図であって、図２は両者が接続されていない状態を、図３は両者が接続されている状態を、それぞれ示している。そして、図４は、図２に示す超音波観察ユニットのＡ−Ａ線に沿う断面図である。

まず、本実施形態の超音波内視鏡を適用した超音波診断装置の概略的な構成と超音波内視鏡の全体的な概略構成について以下に説明する。

図１に示すように、この超音波診断装置は、これと組み合わせて使用される機器としての超音波内視鏡１と、この超音波内視鏡１の統括的な制御を行なう超音波観測装置１４等によって構成される。

超音波内視鏡１は、体腔内等に挿入される細長形状の挿入部２と、この挿入部２の基端部に設けられ把持部を備えた操作部３と、この操作部３の例えば側部から延出され可撓性を有するユニバーサルコード４等によって主に構成されている。

ユニバーサルコード４の端部にはスコープコネクタ５が設けられている。このスコープコネクタ５には光源コネクタ６と電気コネクタ７と超音波コネクタ８と吸引口金９と送気送水口金１０が設けられている。

光源コネクタ６には照明光を供給する光源装置１１が着脱自在に接続されるようになっている。また、電気コネクタ７には、所定の信号ケーブル（図示せず）を介して各種の信号処理等を行なうビデオプロセッサ１２が着脱自在に接続されるようになっている。そして、超音波コネクタ８には超音波ケーブル１３を介して超音波観測装置１４が着脱自在に接続されるようになっている。さらに、吸引口金９には吸引チューブ（図示せず）を介して吸引ポンプ１５が着脱自在に接続されるようになっている。また、送気送水口金１０には送気チューブ及び送水チューブ（図示せず）を介して送水タンク１６が着脱自在に接続されるようになっている。

なお、送気送水口金１０は細径部材で形成されているので、例えば意図しない衝撃等による所定以上の力量が加わると容易に破損してしまう虞等がある。そこで、そのような事故を防止するために送気送水口金１０の近傍には、当該送気送水口金１０よりも突出量を大きく（高く）なるように設定した突起部１７が設けられている。

超音波観測装置１４は、上述したように超音波内視鏡１の統括的な制御を行なうものであって、例えば後述する超音波観察ユニット２４の駆動制御や、これによって取得した電気信号の信号処理等を行なう制御回路等に加え、取得した信号に基づいて超音波断層画像を表示する表示装置を含んで構成されている。

超音波内視鏡１における挿入部２は、例えば硬質部材によって形成される先端硬質部２１と、この先端硬質部２１の基端部に連設され例えば上下方向及び左右方向に任意に湾曲自在に構成される湾曲部２２と、この湾曲部２２の基端部に連設され長尺状でかつ可撓性を有する可撓管部２３とによって構成されている。

先端硬質部２１の先端には、超音波振動子３１等を一体に構成した超音波観察ユニット２４が着脱自在に配設されている。この超音波観察ユニット２４（超音波振動子３１）は、挿入部２から操作部３及びユニバーサルコード４の内部を挿通する信号ケーブル３２を介して超音波コネクタ８に接続されている。そして、この超音波コネクタ８には、上述したように超音波ケーブル１３を介して超音波観測装置１４が接続されるようになっている。したがって、これにより超音波観察ユニット２４の超音波振動子３１から出力される電気信号が超音波観測装置１４へと伝達される状態になると共に、当該超音波観測装置１４からの各種の制御信号等が超音波観察ユニット２４の超音波振動子３１や駆動モータ３７（図２と図３とを参照）等へと伝達され得るようになっている。なお、超音波観察ユニット２４の詳細構成については後述する。

操作部３には湾曲部２２の湾曲操作を行なう湾曲操作ノブ２５と、送気送水操作及び吸引操作をそれぞれ行なう送気送水吸引ボタン２６とが設けられている。また、処置具を挿入するための処置具挿入口２７が所定の位置に設けられている。

図２と図３とに示すように先端硬質部２１は、その所定の位置に前面側に向けた斜面部２１ｃが形成されている。この斜面部２１ｃには、照明光学系を構成する照明窓（図示せず）と観察光学系を構成する観察窓２１ｄが設けられている。上述の光源装置１１（図１参照）から供給される照明光は、ユニバーサルコード４及び挿入部２を挿通するライトガイド（図示せず）を介して伝送され、照明窓から出射されるようになっており、これにより体腔内における患部等の被検体を照明するようになっている。

この照明光によって照明された被検体を表わす光学像は、観察窓２１ｄに臨む位置に配設される対物レンズ２１ｅによって、その結像位置に配置される電荷結合素子（以下、ＣＣＤという）等の撮像素子（図示せず）の撮像面に結像するようになっている。そして、このＣＣＤで光電変換された電気信号は、ユニバーサルコード４及び挿入部２を挿通する所定の信号線（図示せず）を介して上述のビデオプロセッサ１２（図１参照）へと伝送されるようになっている。これを受けてビデオプロセッサ１２は所定の信号処理を行なって標準的な映像信号に変換し、これを所定の表示装置（図示せず）の画面上に内視鏡観察画像として表示するようになっている。

一方、先端硬質部２１の先端部本体２１ａにおける先端部近傍の内部空間には、超音波観察ユニット２４を配置し得る内部形状を有する超音波観察ユニット配設部２１ｂが形成されている。この超音波観察ユニット配設部２１ｂの最先端部には開口２１ｆが形成されている。

また、この超音波観察ユニット配設部２１ｂの最奥部には、超音波振動子３１から出力される信号を伝達する信号ケーブル３２の一端部が接続される接続端子（以下、コネクタという）３３が配設されている。このコネクタ３３ａには、超音波観察ユニット配設部２１ｂに配置される超音波観察ユニット２４の最後端部に設けられるコネクタ３３ｂが接続されるようになっている。そして、図３に示すように超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して超音波観察ユニット２４が収納される形態で配置されるとコネクタ３３ａとコネクタ３３ｂは電気的に接続されるようになっている。これにより、超音波観察ユニット２４の超音波振動子３１からの出力信号は、信号ケーブル３２を介して最終的に超音波観測装置１４（図１参照）へと伝達される状態となる。

他方、超音波観察ユニット２４は、図２と図３とに示すように先端硬質部２１の一部を構成する先端部本体２１ａにおける超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して着脱自在に配設されるようになっている。

超音波観察ユニット２４は、例えば流動パラフィンや水やカルボキシメチルセルロース水溶液等の超音波伝達媒体４０が内部に充填される先端キャップ３４と、超音波ビームを送受信する超音波振動子３１と、回転状態の超音波振動子３１と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段であるスリップリング３５と、超音波振動子３１の回転位置を検出する回転位置検出手段であるエンコーダ３６と、超音波振動子３１を回転させる回転駆動手段である駆動モータ３７等が超音波観察ユニットハウジング（以下、ユニットハウジングと略記する）３８によって一体化した形態で構成されている。

超音波振動子３１は、振動子保持部材３１ａに一体に形成される回動軸３１ｂによって保持されている。この回動軸３１ｂは、超音波振動子３１の回転位置を検出するエンコーダ３６に接続されており、このエンコーダ３６と駆動モータ３７とが軸継手３９を介して一体的に結合されている。そして、スリップリング３５及びエンコーダ３６は固定部材であるユニットハウジング３８によって保持されており、これにより各部材が一体化されて超音波観察ユニット２４を構成している。

なお、本実施形態における超音波観察ユニット２４においては、その一部を構成する超音波振動子３１の超音波送受面（以下、単に送受面と略記する）３１ｃが駆動モータ３７の回転中心軸（図２と図３と図４とに示す符号Ｏ参照）から超音波の放射方向に離間した位置となるように設定されている。つまり、このような設定とすることによって、超音波振動子３１の送受面３１ｃは先端キャップ３４の内壁面に近い位置で回転し、超音波振動子３１から放射される超音波ビームが超音波伝達媒体４０を通過する距離が短縮し得る構成となっている。

先端キャップ３４の基端部は、ユニットハウジング３８の先端部近傍において水密的に接着固定されている。つまり、先端キャップ３４は超音波観察ユニット２４と一体に固定されている。そして、ユニットハウジング３８と先端キャップ３４の両者が一体となった状態で超音波観察ユニット２４を構成している。

先端キャップ３４は、例えば超音波透過性材質である低密度ポリエチレンやポリメチルペンテン等によって形成されている。そして、先端キャップ３４の内部空間には超音波振動子３１が配置されると共に、例えば流動パラフィンや水やカルボキシメチルセルロース水溶液等の超音波伝達媒体４０が充填されている。

なお、超音波伝達媒体４０は、例えば先端キャップ３４の先端部分に形成される先端開口３４ａから注入されるようになっている。この先端開口３４ａは密栓部材３４ｂによって水密的に塞がれるようになっている。

このように構成される超音波観察ユニット２４は、例えばねじ込み等の連結手段（特に図示せず）によって先端硬質部２１の先端部本体２１ａの超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して着脱自在に配設されるようになっている。そして、この状態において、超音波観察ユニット２４のコネクタ３３ｂは、先端部本体２１ａ側のコネクタ３３ａに接続されることになる（図３の接続状態を参照）。

超音波観察ユニット２４のコネクタ３３ｂには、超音波振動子３１と電気的に接続される信号線（図示せず）及びエンコーダ３６と電気的に接続される信号ケーブル（図示せず）等がそれぞれ電気的に接続されている。

本実施形態の超音波内視鏡１における先端硬質部２１及び超音波観察ユニット２４は、上述したように構成されている。

この超音波内視鏡１を使用するに際しては、次のような手順で行なう。

即ち、まず先端硬質部２１の先端部本体２１ａの超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して超音波観察ユニット２４を挿入し、図３に示す状態となるように所定の位置に配置すると同時に、超音波観察ユニット配設部２１ｂの側のコネクタ３３ａと超音波観察ユニット２４の側のコネクタ３３ｂとを接続して導通状態にする。

その後、所定の連結手段（図示せず）を用いて超音波観察ユニット２４を先端硬質部２１の先端部分に一体的に固設する。これによって超音波内視鏡１が構成される。

このようにして組み立てられた超音波内視鏡１は超音波診断装置に組み合わされて使用されることになる。

即ち、この状態において、超音波観測装置１４を介して駆動モータ３７への電流供給を行なうと、当該駆動モータ３７は回転駆動して回動軸３１ｂを介して振動子保持部材３１ａに固設される超音波振動子３１が回転する。これによって超音波走査が開始する。この超音波走査の各種制御は超音波観測装置１４によって行なわれる。

この場合において、超音波振動子３１の送受面３１ｃは、先端キャップ３４の内壁面に近い位置で回転し、これにより超音波振動子３１から放射される超音波ビームは超音波伝達媒体４０によって減衰することなく被検体に向けて放射される。

しかしながら、上述したように超音波振動子３１の送受面３１ｃを回転中心軸Ｏから離間した位置、即ち先端キャップ３４の内壁面に近い位置に配置した場合には、回転中心軸Ｏと超音波振動子３１の重心Ｃとの離間距離Ｌも大きくなる（図４参照）。

この離間距離Ｌが大きくなるほど、超音波振動子３１の回転ぶれ等が生じ易くなることから、これによって取得される電気信号には若干の揺れや歪み等が生じる場合もある。このような揺れや歪み成分を含む電気信号に対しては、超音波観測装置１４において所定の信号処理が施される。これにより良好な超音波断層画像が表示されることになる。

ところで、本実施形態の超音波内視鏡１においては、上述したように先端硬質部２１の超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して超音波観察ユニット２４が着脱自在となるように構成している。そして、この超音波観察ユニット２４には、そのユニットハウジング３８に対して先端キャップ３４が一体となった状態で構成されている。

そこで、この超音波観察ユニット２４では、これを取り付ける超音波内視鏡１に代わる所定の検査機器（図示せず）に接続すれば、当該超音波観察ユニット２４自体の動作確認や観察性能の確認及び機能検査等を行なうことができるようになっている。

つまり、本実施形態の超音波内視鏡１においては、先端キャップ３４は、先端硬質部２１の側ではなく、超音波観察ユニット２４と一体に構成されていることから、当該超音波観察ユニット２４を超音波内視鏡１に組み込む以前の段階で、ユニット自体の動作確認や観察性能の確認及び機能検査等を行なうことができるように構成されている。

換言すれば、超音波観察ユニット２４を超音波内視鏡１に対して着脱自在に構成し、超音波観察ユニット２４を超音波内視鏡１に代わる検査機器に装着すれば超音波ビームを送受し超音波断層画像を生成し得るように構成されているので、超音波内視鏡１の全体的なの組み立て完了以前において、超音波観察ユニット２４自体の動作確認や観察性能の確認及び機能検査を行ない得る。これによって製造工程の効率化及び製造コストの低減化に寄与することができる。

上述したように本実施形態の超音波内視鏡１においては、超音波観察ユニット２４を先端硬質部２１に対して着脱自在に構成している。このことから、当該超音波観察ユニット２４に代えて異なる仕様の各種ユニット、例えば観察用ユニットや治療用ユニット等を選択的に装着することで、異なる仕様の超音波内視鏡を構成することが容易にできるようになっている。

そこで、本実施形態の超音波内視鏡１と組み合わせて使用され得る超音波観察ユニットの異なる形態について以下に説明する。

なお、上述の超音波内視鏡１において用いられる超音波観察ユニット２４については、説明の便宜上から以下の説明において、第１の形態の超音波観察ユニット２４というものとする。

図５は、本実施形態の超音波内視鏡において使用される第２の形態の超音波観察ユニットを示す図であって、（Ａ）は第２の形態の超音波観察ユニットの要部拡大断面図を、（Ｂ）は第２の形態の超音波観察ユニットのＢ−Ｂ線に沿う断面図を、それぞれ示している。

図５に示す第２の形態の超音波観察ユニット２４Ａは、上述の第１の形態の超音波観察ユニット２４と略同様の構成からなり、超音波振動子３１の配置が若干異なるのみである。したがって、上述の形態のユニット（２４）と同様の構成については、その詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ以下に説明する。

図５に示すように、この第２の形態の超音波観察ユニット２４Ａでは、その一部を構成する超音波振動子３１Ａの送受面３１ｃが駆動モータ３７の回転中心軸（図５に示す符号Ｏ参照）を含む面に略一致するように設定されている。つまり、本超音波観測ユニット２４Ａでは、回転中心軸Ｏと超音波振動子３１Ａの重心Ｃとの離間距離Ｌが小さくなるように設定されている。

したがって、このような設定とすることにより超音波振動子３１Ａを回転させて超音波走査を行なう際には、送受面３１ｃを極めて安定して回転させることができる構成となっている。その他の構成については、上述の第１の形態の超音波観察ユニット２４と全く同様である。

本超音波観察ユニット２４Ａを超音波内視鏡１（図１参照）に装着して使用する場合には、上述の説明と同様に超音波内視鏡１の先端硬質部２１の超音波観察ユニット配設部２１ｂ（図２参照）に対して当該超音波観察ユニット２４Ａを挿入配置し、超音波観察ユニット配設部２１ｂの側のコネクタ３３ａと超音波観察ユニット２４の側のコネクタ３３ｂとを接続して導通状態にする（図３参照）。

このようにして組み立てられた超音波内視鏡（１）を使用する手順については、上述の例と全く同様であるが、本超音波観察ユニット２４Ａの場合には、超音波振動子３１Ａの送受面３１ｃがその回転中心軸Ｏの近傍にて極めて安定して回転することになる。

なお、この場合において、超音波振動子３１Ａの送受面３１ｃから先端キャップ３４の内壁面までの距離は、上述の例によるものよりも若干長くなる。このことから超音波振動子３１Ａから放射される超音波ビームは超音波伝達媒体４０によって多少減衰されることになる。しかし、これにより取得した電気信号については、超音波観測装置１４において所定の信号処理を施すことによって、良好な超音波断層画像が表示されることになる。

上述の第１の形態と第２の形態との超音波観察ユニット２４と超音波観察ユニット２４Ａとでは、超音波振動子３１を一つ具備して構成した例示である。

この場合において、超音波観察ユニット２４と超音波観察ユニット２４Ａとにおける超音波振動子３１と超音波振動子３１Ｂとの仕様が異なるユニット、例えば周波数や焦点距離等が異なるものをそれぞれ用意すれば、ユニットの交換を行なうのみで、用途に応じた各種の検査診断を行なうことができるようになる。

一方、これとは別に、超音波振動子を複数備えた超音波観察ユニットを構成することもできる。このような形態の超音波観察ユニットについて以下に説明する。

図６は、超音波振動子を二つ具備した第３の形態の超音波観測ユニットの断面図である。なお、図６においては、図４と同様に図２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する部位の断面を示している。

この第３の形態の超音波観測ユニット２４Ｂにおいては、仕様の異なる二つの超音波振動子３１Ｂが具備されている。この二つの超音波振動子３１Ｂは、各送受面３１ｃがそれぞれ外面を向くように背中合せに保持されている。

そして、二つの超音波振動子３１Ｂのそれぞれが仕様の異なるもの、例えば周波数や焦点距離等が異なる検査用の振動子や治療用の振動子を用いて構成されており、超音波観測装置１４による制御処理によって、二つの超音波振動子３１Ｂのいずれか一方に適宜切り換えて使用するようになっている。

このような構成とすることで、一つの超音波観察ユニット２４Ｂを用いるのみで二種類の仕様に応じた検査診断又は治療等を選択的に切り換えて行なうことができるようになる。

図７は、超音波振動子を三つ具備した第４の形態の超音波観測ユニットの断面図である。なお、図７においては、図４と同様に図２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する部位の断面を示している。

この第４の形態の超音波観測ユニット２４Ｃにおいては、仕様の異なる三つの超音波振動子３１Ｃが具備されている。この三つの超音波振動子３１Ｃは、各送受面３１ｃがそれぞれ外面を向くように所定の振動子保持部材３１Ｃａによって保持されている。

そして、三つの超音波振動子３１Ｃのそれぞれが仕様の異なるもの、例えば周波数や焦点距離等が異なる検査用の振動子や治療用の振動子を用いて構成されており、超音波観測装置１４による制御処理によって、三つの超音波振動子３１Ｂのいずれか一つを適宜切り換えて使用するようになっている。

このような構成とすることで、一つの超音波観察ユニット２４Ｃを用いるのみで三種類の仕様に応じた検査診断又は治療等を選択的に切り換えて行なうことができるようになる。

上述の第１〜第４の形態の超音波観察ユニットでは、超音波振動子による走査方式としてラジアル走査方式を採用した場合の例を示している。

次に説明する第５の形態の超音波観察ユニットは、超音波振動子による走査方式としてセクタ走査方式を採用した場合の例を示している。

図８は、第５の形態の超音波観察ユニットの一部を断面で示す側面図である。

この第５の形態の超音波観察ユニット２４Ｄは、図８に示すように先端キャップ３４Ｄと、超音波振動子３１Ｄと、スリップリング３５Ｄと、エンコーダ３６と、端部にコネクタ３３ｂを備えた駆動モータ３７と、この駆動モータ３７の回転駆動力を超音波振動子３１Ｄへと伝達する駆動力伝達手段等がユニットハウジング３８Ｄによって一体化した形態で構成されている。

超音波振動子３１Ｄは、フォーク状に形成される振動子保持部材３１Ｄａの先端側に回動自在に軸支される振動子支持軸３１Ｄｂに対して一体に固設されている。ここで、超音波振動子３１Ｄの送受面３１ｃと振動子支持軸３１Ｄｂの軸方向とは略平行又は略一致するように設定されている。

また、振動子支持軸３１Ｄｂの一端寄りの所定の位置には、駆動力伝達手段の一部を構成する第２平歯車５２ｂが固設されている。そして、振動子支持軸３１Ｄｂの他端寄りの所定の位置には、スリップリング３５Ｄが固設されている。

振動子保持部材３１Ｄａの基端部寄りには、駆動力伝達手段の一部を構成する回転軸５３が回動自在に軸支されている。この回転軸５３には、駆動力伝達手段の一部を構成する第１平歯車５２ａと第２傘歯車５１ｂとが、それぞれ所定の位置に固設されている。そして、第１平歯車５２ａは上述の第２平歯車５２ｂと噛合している。

一方、駆動モータ３７のモータ軸３７ａには、エンコーダ３６と駆動力伝達手段の一部を構成する第１傘歯車５１ａが同軸上に固設されている。この第１傘歯車５１ａは、上述の回転軸５３の第２傘歯車５１ｂに噛合している。

これにより、駆動モータ３７の回転駆動力は、モータ軸３７ａから駆動力伝達手段（第１傘歯車５１ａと第２傘歯車５１ｂと回転軸５３と第１平歯車５２ａと第２平歯車５２ｂ）を介して振動子支持軸３１Ｄｂへと伝達され超音波振動子３１Ｄを図８に示す矢印Ｄ方向に回転させるように構成されている。

つまり、駆動モータ３７の回転駆動力は、駆動力伝達手段を介することでモータ軸３７ａの軸方向とは直交する方向に沿う軸を回転中心として超音波振動子３１を回転させるように構成されている。

このように構成される超音波観察ユニット２４Ｄにおいては、セクタ方向での超音波走査をおこなうことができるようになる。

また、次に説明する第６の形態の超音波観察ユニットは、ラジアル走査方式とセクタ走査方式の二方式の機能を具備して構成した例示である。

図９と図１０とは、第６の形態の超音波観察ユニットを示す図である。このうち、図９は当該超音波観察ユニットの一部を断面で示す側面図である。また、図１０は当該超音波観察ユニットの上方から見た際の先端部近傍を示す平面図であって、一部を断面で示している。

図９と図１０とに示すように、この第６の形態の超音波観察ユニット２４Ｅは、セクタ走査ユニット４１とラジアル走査ユニット５１とを備えて構成されている。

まず、セクタ走査ユニット４１の構成について、主に図１０によって説明する。

図１０に示すようにセクタ走査ユニット４１は、セクタ走査用の略円盤状からなる超音波振動子３１Ｅと、管状部材であるモータハウジング４２と、超音波振動子３１Ｅをセクタ方向に回転させるための第１駆動モータであるアウターロータ型ブラシレスモータ（以下、第１駆動モータと略記する）４３と、この第１駆動モータ４３を保持する保持部材であるセクタユニット本体４４とで主に構成されている。

超音波振動子３１Ｅはモータハウジング４２の外周面に形成された切り欠き部４２ａに固設される。このモータハウジング４２の外周面には回転基準位置検出手段（エンコーダ）を構成する位置検出用部材４５も設けられている。

第１駆動モータ４３は例えば三相ブラシレスモータであり、モータハウジング４２の内周面に一体に固設されるアウターロータ回転子（以下、回転子と略記する）４３ａと、この回転子４３ａの内周面に配置されて中央部に細長な軸部４３ｃを固設したコイル固定子４３ｂとで構成されている。

この第１駆動モータ４３は、例えば、各相の誘起電圧に同期させて角度１２０度おきに通電相を適宜切り換えていくことによって所定の回転状態になり、通電状態を所定状態で保持することによって回転をしない固定状態になる。即ち、第１駆動モータ４３への通電状態を適宜選択的に切り換えることによって、この第１駆動モータ４３を回転状態又は固定状態に切り換えることができるようになっている。

セクタユニット本体４４は、図９に示すように一対の腕部４４ａと、平板部４４ｂと、この平板部４４ｂの基端面側中央部から突出するユニット軸部４４ｃとで構成されている。

腕部４４ａの先端部には軸部４３ｃの端部がそれぞれ固設されている。また、平板部４４ｂの先端面側中央部には位置検出用部材４５の位置検知を行なう回転基準位置検出手段を構成する位置検出用部材検知部（以下、検知部と略記する）４６が設けられている。なお、軸部４３ｃには超音波振動子３１Ｅと超音波観測装置１４（図１参照）との間の信号授受を行うスリップリング４７が設けられている。

検知部４６からは信号線（図示せず）が超音波観測装置１４まで延出しており、検知部４６で位置検出用部材４５を検知したとき出力される検知信号が超音波観測装置１４へと出力されるようになっている。

超音波振動子３１Ｅと位置検出用部材４５との位置関係は、検知部４６に位置検出用部材４５が対向して位置検知を行なった状態のとき、例えば図９と図１０とで示すように超音波振動子３１Ｅの送受面３１ｃが内視鏡挿入方向に対して直交する上方向を向くように設定してある。

セクタ走査ユニット４１は、図９と図１０とに示す状態でセクタユニット本体４４に配設されている第１駆動モータ４３を駆動状態にすることにより、回転子４３ａが軸部４３ｃに一体に固定されたコイル固定子４３ｂの周りを回転して回転状態になる。すると、この回転子４３ａに一体なモータハウジング４２が例えば図１０に示す矢印Ａ方向に回転される。このことによって、モータハウジング４２に固設されている超音波振動子３１Ｅが挿入方向の面に沿ったセクタ走査のための回転をして超音波振動子３１Ｅの送受面３１ｃから超音波ビームが放射されるようになっている。

次に、ラジアル走査ユニット５１の構成について、主に図９によって説明する。

図９と図１０とに示すようにラジアル走査ユニット５１は、セクタ走査ユニット４１と、超音波振動子３１Ｅ及び超音波観測装置１４間の信号授受を行うスリップリング３５Ｅと、超音波振動子３１Ｅの回転角度を検出するエンコーダ３６と、例えばパルスモータである第２駆動モータ３７Ｅとで主に構成されている。

第２駆動モータ４３は、超音波振動子３１Ｅが配設されているセクタユニット本体４４をラジアル方向に回転させ或いは揺動させ或いは所定の回転角度に傾けた状態で固定させることができる等の切り換え操作が可能である。

スリップリング３５Ｅとエンコーダ３６と第２駆動モータ３７Ｅは、先端硬質部２１（図２と図３とを参照）に形成される超音波観察ユニット配設部２１ｂの内部に配置される。なお、第２駆動モータ３７Ｅに設けられるモータ軸３７Ｅａの回転は所定の伝達機構（図示せず）を介してセクタユニット本体４４に設けられるユニット軸部４４ｃへと機械的に伝達されるように構成されている。

超音波観察ユニット配設部２１ｂ内には、ユニット本体５４及びユニット固定部材５５とが配設される。これは、上述の第１〜第４の形態における超音波観察ユニットのユニットハウジング３８に相当するものである。

したがって、ユニット本体５４にはスリップリング３５Ｅとエンコーダ３６と第２駆動モータ３７Ｅが一体的に配置されている。これらスリップリング３５Ｅとエンコーダ３６と第２駆動モータ３７Ｅとが一体に配置されたユニット本体５４は、ユニット固定部材５５によって超音波観察ユニット配設部２１ｂ内に固設されるようになっている。

本ラジアル走査ユニット５１においては、第２駆動モータ３７Ｅを停止状態にしたときには、セクタ走査ユニット４１に設けられるセクタユニット本体４４の腕部４４ａが水平状態（図９と図１０とに示す状態）で停止するように構成されている。

そして、この状態で第２駆動モータ３７Ｅを駆動状態にすると、当該第２駆動モータ３７Ｅのモータ軸３７Ｅａが回転状態となり、このモータ軸３７Ｅａの回転がユニット軸部４４ｃに伝達される。すると、セクタ走査ユニット４１のセクタユニット本体４４が所定の方向へと回転する。

これによって、セクタユニット本体４４に設けられる第１駆動モータ４３の回転子４３ａに一体なモータハウジング４２に固設されている超音波振動子３１Ｅが挿入方向に直交した面に沿ったラジアル走査のための回転をして超音波振動子３１Ｅの送受面３１ｃからは超音波ビームが放射されるようになっている。

なお、上述の第１〜第４の形態の超音波観察ユニットと同様の構成については、同じ符号を附して詳細説明を省略する。

このように、ラジアル走査方式とセクタ走査方式の二方式の機能を具備した第６の形態の超音波観察ユニット２４Ｅは構成されている。これにより、この形態の超音波観察ユニット２４Ｅを上述の先端硬質部２１の超音波観察ユニット配設部２１ｂに装着して超音波内視鏡（１）の一部として使用すれば、ラジアル走査とセクタ走査とを任意に切り換えて使用することができるようになる。

なお、上述した各種形態の超音波観察ユニットのほかにも、各種様様な形態の超音波観察ユニットを同様に適用し得ることは勿論である。

以上説明したように上記一実施形態によれば、超音波振動子（３１）と駆動モータ３７とスリップリング３５とエンコーダ３６とを少なくとも含む超音波観察ユニット（２４）をユニットハウジング３８により一体に構成し、この超音波観察ユニット（２４）を超音波内視鏡（１）の先端硬質部２１に対して着脱自在となるように構成したので、各種のユニットを交換して使用することが容易になる。したがって、一本の超音波内視鏡（１）によって多種多様の検査診断及び治療等を極めて容易に行なうことができる。

また、本実施形態の超音波内視鏡１においては、先端キャップ３４を超音波観察ユニット（２４）と一体に構成したので、当該超音波観察ユニット（２４）を超音波内視鏡（１）に組み込む以前の段階で、ユニット自体の動作確認や観察性能の確認及び機能検査等を行なうことができる。これによって、製造工程の効率化に寄与すると共に、製造コストの低減化に寄与することができる。

また、超音波観察ユニット２４を用いた場合には、超音波振動子３１の送受面３１ｃが回転中心軸Ｏから離間した位置で、即ち先端キャップ３４の内壁面に近い位置で回転し、超音波振動子３１から放射される超音波ビームは超音波伝達媒体４０によって減衰することなく被検体に向けて放射されることになる。このことから、精度が高く良好な超音波断層画像を表示するための信号を取得することができる。さらに、取得される電気信号の若干の揺れや歪み成分等を含む電気信号に対しては、超音波観測装置１４において所定の信号処理を施すことで、良好な超音波断層画像を表示させることができる。

第２の超音波観察ユニット２４Ａを用いた場合には、超音波振動子３１Ａの送受面３１ｃが回転中心軸Ｏと略一致する位置において極めて安定して回転することになる。このことから、常に安定した良好な超音波断層画像を表示するための信号を取得することができる。さらに、超音波振動子３１から放射される超音波ビームが超音波伝達媒体４０によって減衰することを考慮した信号処理を超音波観測装置１４において施すことで、常に良好な超音波断層画像が表示させることができる。

第３の超音波観察ユニット２４Ｂと第４の超音波観察ユニット２４Ｃとを用いた場合には、仕様の異なる複数の超音波振動子３１Ｂや超音波振動子３１Ｃを超音波観測装置１４による制御処理によって適宜切り換えて使用することで、一つの超音波観察ユニット２４Ｂや超音波観察ユニット２４Ｃで複数の仕様に応じた検査診断又は治療等を選択的に切り換えて行なうことができる。

第５の超音波観察ユニット２４Ｄを用いた場合には、セクタ走査方式による超音波走査を行なって、所望の検査診断等を行なうことができる。

第６の超音波観察ユニット２４Ｅを用いた場合には、ラジアル走査とセクタ走査とを任意に切り換えて所望の検査診断等を行なうことができる。

本発明の一実施形態の超音波内視鏡を含む超音波診断装置の構成を示す概略構成図。 図１の超音波内視鏡における先端硬質部とこれに装着される超音波観察ユニットを拡大して示す要部拡大断面図であって、両者が接続されていない状態を示す図。 図１の超音波内視鏡における先端硬質部とこれに装着される超音波観察ユニットを拡大して示す要部拡大断面図であって、両者が接続されている状態を示す図。 図２に示す超音波観察ユニットのＡ−Ａ線に沿う断面図。 図１の超音波内視鏡において使用される第２の形態の超音波観察ユニットを示す要部拡大断面図。 図１の超音波内視鏡において使用される第３の形態の超音波観測ユニットの断面図。 図１の超音波内視鏡において使用される第４の形態の超音波観測ユニットの断面図。 図１の超音波内視鏡において使用される第５の形態の超音波観察ユニットの一部を断面で示す側面図。 図１の超音波内視鏡において使用される第６の形態の超音波観察ユニットの一部を断面で示す側面図。 図９の超音波観察ユニットの上方から見た際の先端部近傍を示す平面図であって、一部を断面で示す図。

符号の説明

１……超音波内視鏡
２……挿入部
３……操作部
１４……超音波観測装置
２１……先端硬質部
２１ａ……先端部本体
２１ｂ……超音波観察ユニット配設部
２１ｆ……開口
２４・２４Ａ・２４Ｂ・２４Ｃ・２４Ｄ・２４Ｅ……超音波観察ユニット
３１・３１Ａ・３１Ｂ・３１Ｃ・３１Ｄ・３１Ｅ……超音波振動子
３１ａ・３１Ｃａ・３１Ｄａ……振動子保持部材
３１ｃ……超音波送受面
３３ａ……コネクタ（超音波観察ユニット配設部側）
３３ｂ……コネクタ（超音波観察ユニット側）
３４・３４Ｄ・３４Ｅ……先端キャップ
３４ａ……先端開口（先端キャップ）
３４ｂ……密栓部材（先端キャップ）
３５・３５Ｄ・３５Ｅ・４７……スリップリング（回転型信号伝達手段）
３６……エンコーダ（回転位置検出手段）
３７……駆動モータ（回転駆動手段）
３７Ｅ……第２駆動モータ
３８・３８Ｄ……ユニットハウジング
４３……第１駆動モータ
４３……第２駆動モータ
４５……位置検出用部材（エンコーダ）
４６……位置検出用部材検知部（エンコーダ）
代理人弁理士伊藤進

Claims (2)

1. 超音波を送受信する超音波振動子と、この超音波振動子を回転させる回転駆動手段と、回転状態の上記超音波振動子と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段とを一体に構成した超音波観察ユニットを内視鏡挿入部を構成する先端部本体に配設する超音波内視鏡において、
   上記超音波振動子の超音波送受面は、上記回転駆動手段の回転中心軸を含む面から超音波の放射方向に離間した位置に配置されていることを特徴とする超音波内視鏡。
2. 上記超音波観察ユニットは、超音波伝達媒体を内部に充填させる先端キャップをさらに一体に備え、
   上記超音波振動子の超音波送受面は、上記先端キャップの内壁面の近傍に配置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。

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