JP2019037607A - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】体腔内挿入型の超音波プローブにおける先端部を小型化及び軽量化する。【解決手段】先端部の中に走査機構６０及び振動子部６２が配置されている。走査機構６０は短尺型の軸部材７６を有する。振動子部６２は、湾曲体７８及び可動ベース８１を有する。振動子部６２は凹部７５を有し、凹部７５内に軸部材７６の全部が入り込んでいる。凹部７５内に第１及び第２の軸受け端部７４Ａ，７４Ｂも入り込んでいる。【選択図】図４

Description

本発明は超音波プローブに関し、特に体腔内挿入型の超音波プローブに関する。

医療の分野において超音波診断装置が活用されている。超音波診断装置は、一般に、装置本体と超音波プローブにより構成される。超音波プローブとして、体表当接型の超音波プローブ、及び、体腔内挿入型の超音波プローブが知られている。後者の例として、経膣プローブ、経直腸プローブ、経食道プローブ等があげられる。体腔内でボリュームデータ（三次元データ）を取得する場合、例えば、機械走査型の３Ｄプローブが利用される。

機械走査型の３Ｄプローブは、振動子ユニット及び走査機構を収容した先端部、先端部から伸びた中間部、並びに、中間部に連なる操作部を有する。先端部及び中間部が挿入部を構成し、その挿入部が体腔内に挿入される。先端部内には通常、音響媒体が充填されている。音響媒体の中で振動子ユニットを機械走査するためには、相応の駆動力を生成する駆動源を３Ｄプローブ内に設ける必要がある。

特許文献１−３には超音波プローブが開示されている。その超音波プローブにおいては、スペース的に比較的余裕があるグリップ内にモータが配置されている。モータで生じた駆動力が、中間部に挿通されたシャフト等の駆動力伝達部材を介して、先端部内の走査機構へ伝達されている。特許文献１−３には、先端部内の詳細な構造、特に振動子部の詳細な構造については、開示されていない。

特開平２−１６７１５０号公報 特開平２−５５０５０号公報 特開２００５−１６８６１４号公報

被検者の体腔内に挿入される先端部を備えた機械走査型の超音波プローブにおいては、被検者の負担を軽減するために、先端部の小型化が求められている。また、駆動源の小型化のために、機械走査時において振動子部が音響伝搬媒体から受ける抵抗を小さくすることも求められている。

本発明の目的は、体腔内に挿入される先端部を有する機械走査型の超音波プローブにおいて、先端部を小型化又は軽量化することにある。あるいは、先端部内で機械的に走査される振動子部が音響伝搬媒体から受ける抵抗を小さくすることにある。

実施形態に係る超音波プローブは、体腔内に挿入される先端部を含み、前記先端部は、先端部ケースと、前記先端部ケース内に設けられ、円弧状の電子走査方向に配列された複数の振動素子を有する振動子部と、前記先端部ケース内に設けられ、前記電子走査方向に直交する円弧状の機械走査方向に前記振動子部を揺動運動させる走査機構と、を含み、前記振動子部の背面側に凹部が形成され、前記走査機構は前記振動子部を揺動運動させるための軸部材を有し、前記軸部材の少なくとも一部分が前記凹部に入り込んでいる、ことを特徴とする。

上記構成によれば、振動子部によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームが電子的に走査される。走査機構は軸部材の中心軸周りにおいて振動子部を機械的に走査する。振動子部の背面側（超音波放射側とは反対側）には凹部が形成されている。複数の振動素子が円弧状に配列される場合、振動子部の背面側に（振動子部における電子走査方向の一方端と他方端との間に）削減可能な部分が生じる。その部分を利用して凹部が形成されている。

上記構成では、凹部の中に軸部材の少なくとも一部分が入り込んでいる。実施形態においては、その凹部に軸部材の全部が入り込んでいる。凹部を形成することにより、振動子部の物量を削減できる。その凹部内に軸部材の少なくとも一部分が入り込んでいれば、回転軸が振動子部に近付くので、両者を連結するための部材の量を削減できる。結果として、先端部を小型化又は軽量化できる。音響伝搬媒体の中で振動子部が揺動運動を行う場合、音響伝搬媒体との衝突によって生じる負荷を低減することも可能となる。これにより駆動源の小型化が可能となる。軸部材を回転体として構成し、それと振動子部が一体化的に回転してもよい。軸部材を非回転体として構成し、軸部材周りにおいて振動子部が回転運動してもよい。

実施形態において、前記走査機構は前記軸部材を保持する保持部材を有し、前記保持部材の少なくとも一部分が前記凹部に入り込んでいる。この構成によれば、凹部内の空間をより活用できる。

実施形態において、前記軸部材は中心軸を有し、前記保持部材は、前記中心軸の方向に離れた第１軸受け及び第２軸受けを備える二股状の部分を有し、前記第１軸受け及び前記第２軸受けが前記軸部材を回転可能に保持する。この構成によれば、軸部材が少なくとも二箇所で保持されるので、軸部材を安定的に保持できる。第１軸受けと第２軸受けとが連接していてもよいが、それらが離れていた方がより安定的に軸部材を保持できる。

実施形態において、前記機械走査機構は駆動歯車を有し、前記振動子部は、前記軸部材に固定された歯車であって前記駆動歯車から駆動力を受ける従動歯車を有し、前記第２軸受けの一方側に前記第１軸受けが設けられ、前記第２軸受けの他方側に前記従動歯車が設けられる。この構成によれば、軸部材を少なくとも二箇所で保持しつつ、空いているスペースを利用して軸部材への駆動力の伝達を行える。

実施形態において、前記凹部は矩形の背面開口を有し、前記背面開口は、前記電子走査方向の一方端に対応する一方の縁と、前記電子走査方向の他方端に対応する他方の縁と、を有し、前記軸部材の全長は、前記一方の縁と前記他方の縁との間の開口長よりも短い。この構成によれば、軸部材の全長が背面開口の開口長よりも短いので、凹部内への軸部材の配置が容易となる。

実施形態において、前記凹部は、前記背面開口に連なる一方の側面開口及び他方の側面開口を有する。この構成によれば、振動子部の機械走査に際して、音響伝搬媒体に衝突する面積を削減できる。

本発明によれば、体腔内に挿入される先端部を備えた機械走査型の超音波プローブにおいて、先端部を小型化又は軽量化できる。あるいは、先端部内において機械的に走査される振動子部が音響伝搬媒体から受ける抵抗を小さくできる。

実施形態に係る超音波プローブを示す側面図である。 先端部及びネック部を示す透視図である。 中間部内に配置されたモータを示す透視図である。 先端部内の構造を示す透視図である。 実施形態に係る超音波プローブのｙｚ断面を示す断面図である。 実施形態に係る超音波プローブのｘｚ断面を示す断面図である。 振動子部及び走査機構の一部を拡大して示す断面図である。 振動子部及び軸部材を示す模式図である。 断面位置を示す側面図である。 図９に示された断面位置に対応する断面図である。 配線用シート束を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、実施形態に係る超音波プローブ１０が示されている。この超音波プローブ１０は、体腔内挿入型且つ機械走査型の３Ｄプローブである。体腔として、膣、直腸、食道等が挙げられる。図１に示す構成例においては、超音波プローブ１０に対して穿刺用アダプタ１２が装着されている。穿刺用アダプタ１２は、穿刺針１４を保持又は案内する器具である。穿刺を行う場合には、超音波プローブ１０に対して穿刺用アダプタ１２が装着され、穿刺を行わない場合には、超音波プローブ１０から穿刺用アダプタ１２が取り外される。

超音波プローブ１０は、本体１６、ケーブル１８、及び、図示されていないコネクタを有する。超音波プローブ１０のコネクタは、図示されていない超音波診断装置本体のコネクタに対して、物理的に及び電気的に接続される。本体１６は、大別して、挿入部２０と操作部２２とにより構成される。挿入部２０が体腔内へ挿入し得る部分である。挿入部２０は、挿入方向であるｚ方向に伸長した形態を有する。操作部２２は、使用者（医師等）によって握られる部分である。操作部２２も概ねｚ方向に伸長した形態を有する。但し、操作部２２の中心軸（中心線）３６は、後述する軸状部３０の中心軸３２に対して、ｙ方向正側へシフトしている。操作部２２の前側は移行部分４４であり、その中心軸３４は、中心軸３２及び中心軸３６の間を跨ぎつつ傾斜している。その結果、本体１６がクランク形状を有している。

操作部２２における棒状のグリップ部分の上側には隙間４２が生じている。このような構成により、また、先端部２４が上側にはほとんど肥大していないことにより、穿刺針１４を本体１６に近付けることが可能となっている。

挿入部２０は、先端部２４及びそれに連なる中間部２６により構成されている。先端部２４は、ヘッド部であり、その内部には振動子部及び走査機構が設けられている。具体的には、先端部２４内に媒体室が形成されており、その媒体室内において振動子部が機械的に走査される。先端部２４は中心軸３８を有する。中心軸３８は、軸状部３０の中心軸３２から、ｙ方向正側へシフトしている。そのシフト量が符号４０で示されている。先端部２４はそのシフト方向に肥大している。

中間部２６は、棒状又は円柱状の軸状部３０、及び、その前側に連なるネック部２８を有する。ネック部２８は、軸状部３０側から先端部２４側へ徐々に肥大した形態を有する。先端部２４は軸状部３０よりも肥大している。先端部２４及びネック部２８は、軸状部３０から見て、肥大部４１と言い得る。

実施形態に係る超音波プローブ１０においては、以下に説明するように、中間部２６の前側部分２６Ａの内部に駆動源としてのモータが配置されている。そこで生じた駆動力が走査機構に伝達され、走査機構によって振動子部が機械的に走査される。また、実施形態に係る超音波プローブ１０においては、以下に説明するように、先端部２４の内部構造として、それを小型化及び軽量化することが可能な構造が採用されている。

図２には、先端部２４及び中間部２６の内部が示されている。なお、図１においてはｙ方向が下方を向いていたが、図２においてはｙ方向が上方を向いている。

先端部２４はケース（先端部ケース）５２を有し、ケース５２の内部には気密性を有する媒体室５８が形成されている。媒体室５８には、絶縁性をもった油等の音響伝搬媒体が充填されている。媒体室５８の内部において、振動子部６２が走査機構６０により機械的に走査される。具体的には、後述する軸部材の回転軸（中心軸）６４周りにおいて振動子部６２が揺動運動を行う。回転軸６４はｙ方向に対して平行である。

図２において、円弧状の電子走査方向がθ方向として示されており、円弧状の機械走査方向がφ方向として示されている。各走査方向の中点は先端部２４の中心軸（図１中の符号３８を参照）上にある。振動子部６２は、θ方向に並んだ例えば百数十個の振動素子からなる振動素子アレイを有する。超音波ビームの電子走査を繰り返し行いながら、振動子部６２が一方方向及び他方方向に繰り返し機械的に走査される。これにより三次元エコーデータ取込み領域が繰り返し形成される。図示されていない超音波診断装置本体においては、三次元エコーデータ取込み領域から取得されたボリュームデータに基づいて超音波画像が形成される。

先端部２４内には骨格又は土台として機能する構造体５６が設けられている。構造体５６は金属によって構成されている。構造体５６によって走査機構６０が直接的に保持されており、また構造体５６によって振動子部６２が間接的に保持されている。構造体５６は、ケース５２と共に、媒体室５８を画定する隔壁としても機能している。

中間部２６は、軸状部３０及びネック部２８の外皮をなす筒状のケース（中間部ケース）５０を有する。このケース５０及び上記ケース５２はいずれも絶縁性をもった樹脂によって構成されている。ケース５２における少なくとも超音波透過部分は、生体の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する材料によって構成される。

既に説明したように、中間部２６における前側部分の内部には駆動源としてのモータ５４が配置されている。モータ５４の先端部分がネック部２８内の保持部材（後述するホルダ）によって片持ち方式で保持されている。モータ５４は、軸状部３０の中心軸（図１中の符号３２を参照）上に配置され、その中心軸に沿って伸長した細長い形態を有する。具体的には、モータ５４は円柱状の形態を有する。モータ５４は、例えば、ブラシレスモータである。他のタイプのモータが利用されてもよい。モータ以外の駆動源が利用されてもよい。

図３は中間部の透視図であり、そこにはモータ５４が現れている。上記のように、中間部は軸状部３０とネック部２８とにより構成される。ケース５０は中空の筒状部材である。ネック部２８の内部には筒状形態を有するホルダ６６が配置されている。ホルダ６６は第１部分６６Ａ及び第２部分６６Ｂにより構成され、図示された構成では、第１部分６６Ａがモータ５４の先端部分５４Ａを保持している。その保持の方式は片持ち方式であり、モータ５４の後端部分５４Ｂが非保持状態とされている。片持ち方式を採用することにより、部品点数を削減でき、また組立性を良好にできる。ちなみに、第２部分６６Ｂの内部にはカップリング６７が回転可能に配置されている。カップリング６７は、モータ軸と駆動力伝達用のシャフトとを連結する部材である。

ホルダ６６は、先端部内の構造体（図２の符号５６参照）に連結されている。結局、その構造体がモータ５４を間接的に保持している。モータ５４の周囲には、より具体的には、モータ５４と後述する金属パイプとの間には、リング状の隙間５５が生じている。その隙間５５を配線部材が通過している。モータ５４の回転角度を検出するセンサが設けられているが、そのセンサについては図示省略されている。ネック部２８の内部には軸状部３０の内部に比べてスペース的な余裕があるので、ネック部２８の内部空間に対してモータ５４の先端部分を保持するホルダ６６が設けられている。もっとも、モータ５４の先端部分が先端部内の構造体によって直接的に保持されてもよい。ネック部２８の内部においてホルダ６６に隣接して生じた空き空間（図３においてホルダ６６の左側の空間）が配線部材を通す空間として利用される。

図４には先端部内の構造が示されている。構造体５６は、円形台座としての基部５６Ａと、フレームをなす支持部５６Ｂと、により構成される。基部５６Ａと支持部５６Ｂは一体化されてもよい。支持部５６Ｂは、中空構造を有し、支持部５６Ｂの内部には、中間軸部材及び複数の歯車等が収容されている。既に説明したように、先端部内には、気密室としての媒体室５８が形成されており、その媒体室５８内に、走査機構６０及び可動体としての振動子部６２が配置されている。

走査機構６０は、軸受け部材７０、軸部材７６、及び、伝達機構８０を有する。軸部材７６は、振動子部６２を揺動運動させるための部材である。軸部材７６の中心軸（中心線）周りにおいて振動子部６２が回転運動する。伝達機構については後に説明する。

軸受け部材７０は、取付け端部７１、中間部７２、第１軸受け端部（第１軸受け）７４Ａ、及び、第２軸受け端部（第２軸受け）７４Ｂを有する。取付け端部７１は、肥大した板状の形態を有し、取付け端部７１が支持部５６Ｂの取付け面上に固定されている。取付け端部７１に連なる中間部７２は軸部材７６に沿って伸長している。中間部７２における取付け端部７１側の第１位置に第１軸受け端部７４Ａが連結されておりており、中間部７２における取付け端部７１から離れた第２位置に第２軸受け端部７４Ｂが連結されている。各軸受け端部７４Ａ，７４Ｂは、リング状の形態を有し、それぞれベアリングを有している。第１位置は、先端部の中心軸が通過する位置又はその近傍位置である。回転軸上において、第１位置の一方側に第２位置が設定されており、第１位置の他方側に第３位置が設定されている。第３位置には、後述する平歯車９０が設けられている。

中間部７２及び２つの軸受け端部７４Ａ，７４Ｂの全体は二股状形態を構成している。回転軸上において相互に離れた２つの位置において２つの軸受け端部７４Ａ，７４Ｂによって軸部材７６が回転可能に保持されている。これにより軸部材７６の保持状態が安定化されている。他の位置に更に軸受け又は軸受け端部を設けるようにしてもよい。本実施形態では、軸部材７６が振動子部６２と一緒に回転運動するが、軸部材７６を非回転軸として構成することも考えられる。実施形態においては、短尺型の軸部材７６が利用されており、その軸部材７６の両端部ではなく、その中央部及び一方端部が保持されている。その結果、軸部材７６の他方端部に駆動力を伝達する部材を設けることが可能となっている。

振動子部６２は、円弧状又は半円状に湾曲した湾曲体７８を有する。湾曲体７８は、複数の層からなる積層体でもある。湾曲体７８における積層構造は、湾曲方向（電子走査方向）のほぼ全体に及んでいる。実施形態において、湾曲体７８の両端部には、軸部材７６を保持する構造が設けられていない。

具体的には、湾曲体７８は、円弧状の電子走査方向に配列された複数の振動素子からなる振動素子アレイを有する。湾曲体７８において、振動素子アレイの前側（超音波放射側）には１又は複数の整合層が設けられ、更に、１又は複数の整合層の前側には音響レンズが設けられている。音響レンズの表面が先端部ケースの内面に対して対向している。湾曲体７８において、振動素子アレイの後側つまり背面側（超音波放射側とは反対側）にはバッキングが設けられている。バッキングは不要な超音波を吸収又は散乱させる材料により構成されている。

湾曲体７８は、台座又は骨格として機能する可動ベース８１に取り付けられている。可動ベース８１は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成される。可動ベース８１は、中央部分と一対の羽状部分とからなる。中央部分は船の下部のような形態を有する。その中央部分の両端から一対の羽状部分が湾曲しつつ伸長している。可動ベース８１は、バッキングの後面（背面）に接合される円筒面状の前面を有し、また、可動フレーム８２が取り付けられる平坦な取付け面を有する。取付け面を形成したので、可動ベース８１への可動フレーム８２の取り付けが容易であり、また強固な取り付けを行える。

可動フレーム８２は、振動子部６２を軸部材７６に取り付けるための連結部材である。具体的には、可動フレームは、例えば、アルミニウム等の金属部材で構成される。可動フレーム８２は、回転軸を保持しつつそれに固定された一対の固定部８６，８８を有する。また、可動フレーム８２は、伝達機構８０の一部をなす平歯車９０を有する。平歯車９０は従動歯車である。可動フレーム８２の上記のような機能から見て、可動フレーム８２を走査機構６０に属する部材として理解するのが自然である。

振動子部６２の背面側には、可動ベース８１の内側に構成される内部空間として、凹部７５が形成されている。凹部７５は、概略的に見て直方体の形状を有する。凹部７５は、背面開口及び２つの側面開口を有する。凹部７５には、少なくとも走査機構６０の一部分が入り込んでおり、実施形態においては、走査機構６０における軸部材７６の全部が入り込んでいる。もっとも、軸部材７６の一部分だけが凹部７５内に入り込む構成を採用してもよい。実施形態においては、第１軸受け端部７４Ａ、第２軸受け端部７４Ｂ、及び、可動フレーム８２の主要部も、凹部７５の中に配置されている。もっとも、それらの一部分が凹部７５からはみ出ていてもよい。ちなみに、可動フレーム８２を振動子部６２の一部とみなしたとしても、背面側に開いた窪みとしての凹部に、走査機構の一部が入り込んでいることに変わりはない。

振動子部６２として（凹部を有しない）半円筒状の形態を採用することも可能であるが、そのような場合、半円筒部分の後側に実質的に機能していない部分が生じる。本実施形態には、その部分の全体又は一部に凹部７５が形成されている。

実施形態によれば、振動子部６２に凹部７５を形成したので、その分だけ振動子部６２が軽量化されている。また、振動子部６２において音響伝搬媒体から受ける抵抗が低減されている。また、実施形態によれば、凹部７５の内部に軸部材７６を設けたので、軸部材７６が振動子部６２に近付けられている。これにより、先端部の内部構造を小型化できる。また、軸部材７６と振動子部６２とを連結するための部材の量を低減できるので、その分だけ軽量化でき、同時に、音響伝搬媒体から可動体が受ける抵抗を低減することが可能となる。結果として、先端部を小型化及び軽量化することが可能となる。更に、振動子部６２及び走査機構６０で生じる抵抗が低減されるので、機械的走査で必要となる駆動力を小さくすることが可能であり、つまりモータを小型化することが可能となる。換言すれば、中間部を太くすることなく、その内部にモータを配置することが可能となる。

図５及び図６を用いて、先端部２４、ネック部２８及び軸状部３０の詳細な構造について説明する。図５はｙｚ断面を示しており、図６はｘｚ断面を示している。

図５において、ネック部２８及び軸状部３０に跨って（中間部における前側部分に）モータ５４が配置されている。中間部においては、絶縁材料からなる中空のケース５０の中に、硬質材料、具体的には金属からなるパイプ１０４が配置されている。パイプ１０４は外骨格体として機能し、つまり挿入部の強度を高める作用を発揮する。同時に電磁波シールド作用を発揮する。パイプ１０４の外面はケース５０の内面に密着している。パイプ１０４は、ステンレス等の金属により構成される。パイプ１０４の先端部分は、モータ５４の先端部分を保持しているホルダ６６に連結されている。パイプ１０４の先端部分であってその側面にはスリット状の開口１０４Ａが形成されている。開口１０４Ａを通じて配線部材１０６がパイプ１０４の内部へ進入している。パイプ１０４とモータ５４との間にはリング状の隙間５５が生じており、その隙間５５を配線部材１０６が通過している。配線部材１０６は、複数のシートからなる積層体（シート束）として構成されており、シート束の状態で配線部材１０６が隙間５５を通過している。もっとも、分散化した複数のシートを隙間５５に通すようにしてもよい。なお、図５においては、先端部２４内において、振動子部６２から出る配線部材が図示省略されている。

モータ５４の軸は、カップリング６７により、シャフト９２に連結されている。モータ５４及びシャフト９２は、軸状部３０の中心軸上に並んで配置されている。シャフト９２の先端部分に傘歯車９４が形成されている。一方、回転自在に設けられた中間軸部材１００には傘歯車９６が設けられている。傘歯車９４と傘歯車９６とが噛み合っており、前者の駆動回転により、後者が従動回転する。中間軸部材１００は、一対の軸受け１０２によって回転自在に保持されている。一対の軸受け１０２及び既に説明した軸受け部材７０が構造体５６によって保持されている。

中間軸部材１００には平歯車９８が固定されており、その平歯車９８は振動子部６２側の平歯車９０と噛み合っている。平歯車９８が駆動回転すると、平歯車９０が従動回転する。これにより、振動子部６２が、軸部材７６の回転軸（中心軸）周りにおいて回転運動する。具体的には、モータ５４が一方方向へ回転すると、振動子部６２が機械走査方向の一方側へ揺動運動し、モータ５４が他方方向へ回転すると、振動子部６２が機械走査方向の他方方向へ揺動運動する。

走査機構６０は、伝達機構８０を有し、その伝達機構８０は、実施形態において、シャフト９２、シャフト９２の端部としての傘歯車９４、中間軸部材１００、平歯車９８、平歯車９０等を有する。走査機構６０には、伝達機構８０の他、軸受け部材７０、軸部材７６等が含まれる。もっとも、図示された具体的な構成は例示に過ぎないものである。中間軸部材を除外して、シャフト９２の回転力を振動子部６２へ直接的に伝達するようにしてもよい。複数の歯車の作用により、回転速度が調整されてよい。なお、シャフトの一部分はネック部２８内に存在しているが、走査機構６０の主要部分は先端部２４内に配置されているので、走査機構６０は先端部２４内に配置された機構であると言い得る。もっとも、シャフト９２を走査機構６０以外の要素として理解してもよい。

図５において、電子走査方向の一方端が＋θ１として表現されており、電子走査方向の他方端が−θ１で表現されている。電子走査が行われる角度範囲は例えば−９０°から＋９０°までの範囲である。なお、電子走査方向の中点（及び原点）は、先端部２４の中心軸３８上に位置している。ケース５０に対してケース５２が連結されている。ケース５２における半球部分が生体接触部分５２Ａである。

図６において、軸状部の中心軸３２上にモータ５４及びシャフト９２が配置されている。中間軸部材１００は、支持部５６Ｂに固定された一対の軸受けによって回転自在に保持されている。中間軸部材１００には平歯車９８が固定されており、それは振動子部６２側の平歯車９０と噛み合っている。それらは、伝達機構８０の一部を構成するものである。図６には、機械走査方向における一方端が＋φ１で表現されており、機械走査方向における他方端が−φ１で表現されている。機械走査が行われる角度範囲は例えば−７５°から＋７５°までの範囲である。なお、機械走査方向の中点（及び原点）は、先端部２４の中心軸３８上に位置している。

図７には、先端部の一部分が拡大断面図として示されている。走査機構６０は、軸部材７６を有する。軸部材７６は、第１及び第２軸受け端部７４Ａ，７４Ｂによって回転自在に保持されている。一方、振動子部６２は、湾曲体７８及び可動ベース８１を有する。符号１０８で示す湾曲した部分が、振動素子アレイ、１又は複数の整合層に相当している。その部分１０８の前側に音響レンズ１１０が設けられ、その部分１０８の後側つまり背面側にバッキング１０７が設けられている。湾曲体７８は可動ベース８１に固定されている。可動ベース８１の内側には凹部７５が形成されている。実施形態においては、凹部７５の中に、軸部材７６の全部が収容されており、また、第１及び第２軸受け端部７４Ａ，７４Ｂの主要部分が収容されている。更に、走査機構６０の一部をなす可動フレーム８２も収容されている。

このような構成により、先端部の小型化及び軽量化が図られている。また、振動子部６２の揺動運動時に生じる負荷の低減により、駆動源としてのモータの小型化が図られている。軸部材における少なくとも一部分を凹部７５内に進入させることにより、上記各利点が得られる。

図８には、先端部の一部分が模式図として示されている。(A)はｙｚ平面を示し、(B)はｘｙ平面を示している。凹部７５を幅広の溝としてみた場合、ｙ方向が溝幅方向であり、ｘ方向が溝中心線方向であり、ｚ方向が溝深さ方向である。凹部７５において、ｙ方向が長手方向であり、ｘ方向が短手方向である。符号６４は軸部材７６の中心軸つまり回転軸を示している。

(A)に示すｙｚ平面において、湾曲体７８の背面側に可動ベース８１が設けられている。可動ベース８１の背面側の内側空間が凹部７５である。凹部は矩形の背面開口２０２を有し、ｚ方向におけるその位置が符号１１２で示されている。ｚ方向における、軸部材７６の両端位置が符号２０４，２０６で示されている。ｚ方向における凹部の底の位置が符号２０８で示されている。ｚ方向において、軸部材の両端の位置２０４，２０６は、いずれも背面開口２０２の位置１１２よりも、前側（ｚ方向正側）にある。つまり、ｙｚ平面において、軸部材７６の全部が凹部７５内に収容されている。

(B)に示すｘｙ平面において、湾曲体７８における電子走査方向の一方端部７８Ａ及び他方端部７８Ｂの間が凹部７５の背面開口２０２である。背面開口２０２は、一方端部７８Ａに接する一方の縁２０２Ａと、他方端部７８Ｂに接する他方の縁２０２Ｂと、を有する。一方の縁２０２Ａと他方の縁２０２Ｂとの間が開口長２１２である。軸部材のｙ方向の全長２１０は開口長２１２よりも短い。つまり、ｘｙ平面においても、軸部材７６の全部が凹部７５内に収容されている。軸部材７６の両端は、湾曲体７８とは非接触状態にある。換言すれば、実施形態においては、短尺型の軸部材７６が利用されている。

凹部７５は、背面開口２０２及び一対の側面開口７５Ａ，７５Ｂを有する。一対の側面開口７５Ａ，７５Ｂにより、振動子部において音響伝搬媒体に衝突する部分の面積が低減される。もっとも、一対の側面開口７５Ａ，７５Ｂを塞いだ構成を採用してもよい。振動子部に対して例えば流線型を有する膨らみを設けるようにしてもよい。

可動ベース８１の中央部の厚さをより薄くして、凹部７５の深さをより深くしてもよい。電子走査方向における湾曲体７８の全長が短い場合、軸部材７６の一部だけを凹部７５内に入れてもよい。湾曲体７８における一方端部７８Ａと他方端部７８Ｂとの間を繋げるように軸部材を配置してもよい。その場合、一方端部７８Ａと他方端部７８Ｂとの間において、軸部材が保持され得る。体腔内に挿入される先端部の小型化のためには、湾曲体の外側に軸受け構造を設置するのは困難である。そこで、軸部材の両端部ではなく、その両端部を除いた中間部において、軸部材を保持する構成を採用するのが望ましい。変形例として、軸部材を保持する構成（例えば複数の軸受け）の一部分が凹部に入り込む態様が考えられる。

図９には、ネック部２８におけるＡ−Ａ断面位置が示されている。その位置に対応する断面図が図１０に示されている。図１０には、中間部のケース５０と、先端部のケース５２とが現れている。パイプ１０４内にはモータ５４が配置されている。パイプ１０４における下側（ｙ方向正側）には開口１０４Ａが形成されている。ネック部内の空間１１３から開口１０４Ａを通じて、図示されていない配線部材がパイプ１０４の内部に差し込まれている。

図１１には配線部材が例示されている。図示された配線部材１１６は、積層された複数の配線用シート１１８からなり、それはシート束を構成している。振動子部の一方側の側面から複数の配線用シート１１８が引き出されており、それらは適宜、折り畳まれて、シート束が構成される。そのシート束が、媒体室から構造体（隔壁）を通過してネック部の内部空間に入った上で、パイプの内部空間を通って操作部まで引き出されている。

個々のシート１１８においては、少なくともモータ近傍部分が図１１の右側に模式的に示す構造を有している。シート１１８は、配線シート１２０とグラウンドテープ１２２とからなる。配線シート１２０は、図示の例において、絶縁性材料からなるシート本体１３４を有し、その一方側には、面電極としてのグラウンド層１２６と絶縁層（コーティング層）１２８とが形成されている。シート本体１３４の他方側には、配線パターンとしての信号線列１３０と絶縁層１３２とが形成されている。グラウンドテープ１２２は、配線シート１２０に近い側から遠い側にかけて、接着層１４２、絶縁層１３８、面電極としてのグラウンド層１３５及び絶縁層１４０を有する。

信号線列１３０が一対のグラウンド層１２６，１３５によって挟まれているので、信号線列１３０への電磁波ノイズの進入が効果的に抑制されている。特に、モータがノイズ源となるような場合、図１１に示される構成を採用するのが望ましい。先端部内においては、各シートを配線シート１２０単体で構成するのが望ましい。そのような構成によれば振動子部の機械走査に際しての負荷を低減できる。

上記実施形態によれば、振動子部に凹部を形成したので振動子部を軽量化でき、また、振動子部が音響伝搬媒体に衝突することにより生じる負荷を低減できる。振動子部の揺動軸部材のための軸部材を凹部内に配置したので、振動子部と軸部材とを近接させることができ、走査機構を簡素化及び軽量化できる。また、走査機構が音響伝搬媒体に衝突することにより生じる負荷を低減できる。それ故、先端部を小型化及び軽量化でき、また、駆動源として小型のモータを利用することが可能となる。その結果、モータを中間部の内部に配置することが可能となっている。その構成は、超音波プローブの更なる軽量化という利点をもたらすものであり、また、操作部の形状に自由度をもたらすものである。

上記の構成は、経膣プローブ、経直腸プローブ、経食道プローブ、等の体腔内挿入型プローブに適用できる。なお、先端部の内部構造については、体腔内挿入型プローブの他、体表当接型プローブに適用し得る。

１０ 超音波プローブ、１６ 本体、２０ 挿入部、２２ 操作部、２４ 先端部、２６ 中間部、２８ ネック部、３０ 軸状部、４１ 肥大部、５４ モータ、５６ 構造体、５８ 媒体室、６０ 走査機構、６２ 振動子部、６６ ホルダ、７０ 軸受け部材、７５ 凹部、７６ 軸部材、７８ 湾曲体、８０ 伝達機構、８１ 可動ベース。

Claims (7)

1. 体腔内に挿入される先端部を含み、
   前記先端部は、
   先端部ケースと、
   前記先端部ケース内に設けられ、円弧状の電子走査方向に配列された複数の振動素子を有する振動子部と、
   前記先端部ケース内に設けられ、前記電子走査方向に直交する円弧状の機械走査方向に前記振動子部を揺動運動させる走査機構と、
   を含み、
   前記振動子部の背面側に凹部が形成され、
   前記走査機構は前記振動子部を揺動運動させるための軸部材を有し、
   前記軸部材の少なくとも一部分が前記凹部に入り込んでいる、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
2. 請求項１記載の超音波プローブにおいて、
   前記軸部材の全体が前記凹部に入り込んでいる、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
3. 請求項１記載の超音波プローブにおいて、
   前記走査機構は前記軸部材を保持する保持部材を有し、
   前記保持部材の少なくとも一部分が前記凹部に入り込んでいる、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
4. 請求項３記載の超音波プローブにおいて、
   前記軸部材は中心軸を有し、
   前記保持部材は、前記中心軸の方向に離れた第１軸受け及び第２軸受けを備える二股状の部分を有し、
   前記第１軸受け及び前記第２軸受けが前記軸部材を回転可能に保持する、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
5. 請求項４記載の超音波プローブにおいて、
   前記機械走査機構は駆動歯車を有し、
   前記振動子部は、前記軸部材に固定された歯車であって前記駆動歯車から駆動力を受ける従動歯車を有し、
   前記第２軸受けの一方側に前記第１軸受けが設けられ、
   前記第２軸受けの他方側に前記従動歯車が設けられた、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
6. 請求項１記載の超音波プローブにおいて、
   前記凹部は矩形の背面開口を有し、
   前記背面開口は、前記電子走査方向の一方端に対応する一方の縁と、前記電子走査方向の他方端に対応する他方の縁と、を有し、
   前記軸部材の全長は、前記一方の縁と前記他方の縁との間の開口長よりも短い、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
7. 請求項６記載の超音波プローブにおいて、
   前記凹部は、前記背面開口に連なる一方の側面開口及び他方の側面開口を有する、
   ことを特徴とする超音波プローブ。