JP2006006491A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波振動子の揺動運動による振動を低減させ、超音波振動子の位置角度ずれを低減させる。
【解決手段】 挿入部２の先端部３には、揺動回転軸９の回りを超音波振動子４が往復揺動可能に配置され、揺動回転軸には超音波振動子と一体で回動する第１のプーリ（揺動プーリ）７が取り付けられている。グリップ部１内には、揺動回転軸と直交する回転軸を有するモータ５が配置され、モータの回転軸には、先端部まで延びるシャフト１０が連結されている。モータとシャフトはグリップ部の内部空間中の、一方の壁に近接して配置されている。シャフトの先端には第２のプーリ（駆動プーリ）６が取り付けられ、駆動プーリと揺動プーリの間には、２つの中間プーリ１３が回転軸１２の回りを又は回転軸と共に回転可能に取り付けられている。駆動プーリと揺動プーリと中間プーリには弾性材のベルト８が垂直にねじられて架け渡されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波振動子を体腔内に挿入して生体内に超音波を照射してそのエコー信号を受け取る超音波探触子に関する。

従来の超音波探触子は図５に示すように、体腔内に挿入する挿入部２の先端部３において配置された超音波振動子４を揺動させるために、回転軸が超音波振動子４の揺動軸と直交するモータ５をグリップ部１に配置し、モータ５の回転軸に連結されたシャフト１０の回転を、先端部３に配置された、かさ歯車１０１とリンク機構１００に伝達することより、超音波振動子４をモータ５の回転軸に直交した方向に揺動運動させる（例えば下記の特許文献１参照）。
特開２００１―３２７５０１号公報（第２７−３３頁、第１図）

しかしながら、上記従来の超音波探触子においては、回転軸が超音波振動子４の揺動軸と直交するシャフト１０の回転を超音波振動子４に伝達する手段として歯車を使用しているため、超音波振動子４の揺動運動時に歯車同士の当たりによる振動が発生するという問題と、歯車同士のガタによる超音波振動子４の位置角度ずれが発生するという問題があった。また、シャフト１０の代わりに弾性材のベルトを用いることができるのは、シャフト１０の回転運動と平行な軸を揺動運動させる場合に限られてきた。

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、超音波振動子の揺動運動による振動を低減させ、超音波振動子の位置角度ずれを低減させることができる超音波探触子を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、体腔内に挿入される挿入部の先端部内で第１の回転軸の回りを揺動可能である超音波振動子と、
前記超音波振動子と一体で回動可能に前記第１の回転軸に取り付けられた第１のプーリと、
体腔外にて操作者により保持されるグリップ部内で前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸の回りを回転するモータと、
先端が前記挿入部の先端部内に延びるように前記モータの第２の回転軸に連結された回転シャフトと、
前記回転シャフトの先端に取り付けられた第２のプーリと、
前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸と直交する第３の回転軸の回りを回転可能な中間プーリと、
前記第１、第２のプーリの間で前記中間プーリを経由して垂直方向にねじられて架け渡された薄肉状の弾性材の伝達ベルトとを、
有する構成とした。
この構成により、モータの回転軸に連結された回転シャフトと、超音波振動子の揺動回転軸が直交する揺動機構において、歯車を用いずに、第２のプーリと第１のプーリの間に中間プーリを設置して、伝達ベルトを長手方向に垂直にねじることで架け渡すので、超音波振動子の揺動運動による振動を低減させ、超音波振動子の位置角度ずれを低減させることができる。

また、本発明の超音波探触子は、前記伝達ベルトが、あらかじめ、その長手方向に対して垂直にねじられて成型されている。
この構成により、取り付け時にベルトをプーリ間でねじる作業を無くし、取り付けを容易にすることができる。

また、本発明の超音波探触子は、前記伝達ベルトが、２つのベルト部材が連結部材により前記ベルト部材の長手方向に対して垂直になるように連結されている。
この構成により、取り付け時にベルトをプーリ間でねじる作業を無くし、取り付けを容易にすることができる。

本発明によれば、モータの回転軸に連結された回転シャフトと、超音波振動子の揺動回転軸が直交する揺動機構において、歯車を用いずに、第１のプーリと第２のプーリの間に中間プーリを設置して、伝達ベルトを長手方向に垂直にねじることで架け渡すので、超音波振動子の揺動運動による振動を低減させ、超音波振動子の位置角度ずれを低減させることができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態の超音波探触子について、図面を用いて説明する。本発明の第１の実施の形態の超音波探触子を図１、図２に示す。図１において、この超音波探触子は概略的に、体腔内に挿入される挿入部２と、体腔外で操作者が握るグリップ部１により構成されている。図２（ａ）は挿入部２の先端部３を拡大して示し、図２（ｂ）は図２（ａ）を上から見た図である。先端部３には、揺動回転軸９の回りを超音波振動子４が往復揺動可能に配置され、また、揺動回転軸９には超音波振動子４と一体で回動する第１のプーリ（揺動プーリ）７が取り付けられている。

グリップ部１内には、揺動回転軸９と直交する回転軸を有するモータ５が配置され、モータ５の回転軸には、挿入部２の先端部３まで延びるシャフト１０が連結されている。図１に示すようにモータ５とシャフト１０はグリップ１の内部空間中の、一方の壁に近接して配置されている。シャフト１０の先端には第２のプーリ（駆動プーリ）６が取り付けられ、駆動プーリ６と揺動プーリ７の間には、２つの中間プーリ１３が回転軸１２の回りを又は回転軸１２と共に回転可能に取り付けられている。駆動プーリ６と揺動プーリ７と中間プーリ１３には弾性材のベルト８が後述するようにねじられて架け渡されている。なお、図１、図２（ａ）、（ｂ）中、各軸の軸受けの記載は省略してある。

以上のように構成された超音波探触子について、図１、図２（ａ）、（ｂ）を用いてその動作を説明する。図１に示す超音波探触子において、体腔外にて操作者がグリップ部１を保持して、挿入部２を体腔内に挿入することができる。モータ５により、シャフト１０の先端に取り付けられた駆動プーリ６を回転運動させて、駆動プーリ６の回転運動を中間プーリ１３を介してベルト８により揺動プーリ７に伝達して、超音波振動子４をシャフト１０に直交した揺動回転軸９を中心として揺動運動させることができる。なお、超音波振動子４の位置角度は、モータ５としてステッピングモータを使用すれば、モータへのパルス入力数と駆動プーリ６と揺動プーリ７のプーリ直径比により検出することができる。

なお、図２（ｂ）に示すように中間プーリ１３は複数あってもよい。ベルト８は、金属材や樹脂材やゴム材である。ベルト８は、プーリ６、７、１３上を滑らかに回転するために薄肉形状であることが望ましい。なお、ベルト８は、各プーリ６、７、１３に架けられるときにベルト８の長手方向に垂直にねじられる。また、シャフト１０に設置された駆動プーリ６と揺動回転軸９に設置された揺動プーリ７に対して中間プーリ１３を設置して、その間で、ベルト８を長手方向に対して垂直にねじることでベルト８を架けるので、シャフト１０と揺動回転軸９が直交する揺動機構において歯車を用いることがなく、超音波振動子４の揺動運動による振動を低減させ、超音波振動子４の位置角度ずれを低減させることができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態における超音波探触子の弾性材のベルト８Ａを図３（ａ）、（ｂ）に示す。図３（ｂ）は図３（ａ）を上から見た図であり、ベルト８Ａは、あらかじめベルト８Ａの長手方向に対して垂直にねじられて成型されたねじれ部１４を有する。以上のように構成された超音波探触子について、図３（ａ）、（ｂ）を用いてその動作を説明する。図３（ａ）、（ｂ）において、ベルト８Ａ自体を作るときに、あらかじめ、ねじれ部１４を成型しておく。よって、本発明の第２の実施の形態によれば、ベルト８Ａの取り付け時にプーリ６、７、１３間でベルト８Ａをねじる作業をなくし、取り付けを容易にすることができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態の超音波探触子のベルト８Ｂを図４（ａ）、（ｂ）に示す。図４（ａ）はベルト８Ｂの連結部材１５を示し、連結部材１５は２つの直交したフレームを持つ。図４（ｂ）に示すようにベルト８Ｂを構成する２つのベルト部材８Ｂ１、８Ｂ２が、２つの直交したフレームを持つ連結部材１５でベルト８Ｂの長手方向に対して垂直に結合される。以上のように構成された超音波探触子について、図４（ａ）、（ｂ）を用いてその動作を説明する。ベルト部材８Ｂ１、８Ｂ２をプーリ６、７、１３間に取り付ける前に、連結部材１５にベルト部材８Ｂ１、８Ｂ２を取り付けることで、ベルト部材８Ｂ１、８Ｂ２をねじることができる。これにより、ベルト部材８Ｂ１、８Ｂ２の取り付け時にプーリ６、７、１３間でベルト８Ｂをねじる作業をなくし、取り付けを容易にすることができる。なお、連結部材１５の材質は、樹脂又は金属である。なお、連結部材１５とベルト部材８Ｂ１、８Ｂ２は、ネジやインサート成型などにより連結される。この構成により、ベルト８Ｂの取り付け時にプーリ６、７、１３間でベルト８Ｂをねじる作業をなくし、取り付けを容易にすることができる。

以上のように本発明にかかる超音波探触子は、モータの回転軸に連結された回転シャフトと、超音波振動子の回転軸が直交する揺動機構において、歯車を用いずに、第２のプーリと第１のプーリの間に中間プーリを設置して、伝達ベルトを長手方向に垂直にねじることで架け渡すので、超音波振動子の揺動運動による振動を低減させ、超音波振動子の位置角度ずれを低減させることができる効果を有し、超音波振動子を体腔内に挿入して、生体内に超音波を照射してそのエコー信号を受け取る超音波探触子などとして有用である。

本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の正面断面図 （ａ）図１の超音波探触子の挿入部の先端部を拡大して示す正面断面図 （ｂ）図１の超音波探触子の挿入部の先端部を拡大して示す上面断面図 （ａ）本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のベルトを示す上面図 （ｂ）本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のベルトを示す正面図 （ａ）本発明の第３の実施の形態における超音波探触子のベルトの連結部材を示す斜視図 （ｂ）本発明の第３の実施の形態における超音波探触子のベルトを示す斜視図 従来の超音波探触子の上面断面図

符号の説明

１ グリップ部
２ 挿入部
３ 先端部
４ 超音波振動子
５ モータ
６ 第２のプーリ（駆動プーリ）
７ 第１のプーリ（揺動プーリ）
８、８Ａ、８Ｂ ベルト
８Ｂ１、８Ｂ２ ベルト部材
９ 揺動回転軸
１０ シャフト
１２ 回転軸
１３ 中間プーリ
１４ ねじれ部
１５ 連結部材

Claims (3)

1. 体腔内に挿入される挿入部の先端部内で第１の回転軸の回りを揺動可能である超音波振動子と、
   前記超音波振動子と一体で回動可能に前記第１の回転軸に取り付けられた第１のプーリと、
   体腔外にて操作者により保持されるグリップ部内で前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸の回りを回転するモータと、
   先端が前記挿入部の先端部内に延びるように前記モータの第２の回転軸に連結された回転シャフトと、
   前記回転シャフトの先端に取り付けられた第２のプーリと、
   前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸と直交する第３の回転軸の回りを回転可能な中間プーリと、
   前記第１、第２のプーリの間で前記中間プーリを経由して垂直方向にねじられて架け渡された薄肉状の弾性材の伝達ベルトとを、
   有する超音波探触子。
2. 前記伝達ベルトは、あらかじめ、その長手方向に対して垂直にねじられて成型されている請求項１に記載の超音波探触子。
3. 前記伝達ベルトは、２つのベルト部材が連結部材により前記ベルト部材の長手方向に対して垂直になるように連結されている請求項１に記載の超音波探触子。