JP4248639B2

JP4248639B2 - Ultrasonic probe

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Publication number: JP4248639B2
Application number: JP32709798A
Authority: JP
Inventors: 義人堀川
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: JP2000139926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体腔内等に穿刺針等の処置具を導出可能な超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波ビームを送受信する超音波振動子を先端に備えた可撓性の挿入部を体腔内等に挿入し、この超音波振動子から体腔内等に送信した超音波ビームの反射波を電気信号として出力する超音波プローブが広く利用されている。この超音波プローブからの出力信号を外部装置で画像化した超音波断層像等の超音波画像は、モニタ表示して患部の診断等に用いられる。
このような超音波プローブは、超音波振動子を備えるばかりでなく、患部の組織片を採取したり患部に薬剤を注入する穿刺針等の処置具を挿通させるための処置具チャンネルを内部に備える場合がある。
このとき、処置具チャンネルを挿通して挿入部先端の処置具導出口から患部等に向けて導出された穿刺針等の処置具の位置が適切であるかを前記超音波画像によってリアルタイムに確認しようとする要求がある。そこで、例えば、特開平６−１０５８４７号では、挿入部先端に超音波振動子及び処置具導出口を配設し、超音波振動子の走査範囲に向けて穿刺針等の処置具が導出されるような向きに処置具導出口を配置した構成が提案されている。
しかしながら、体腔内等に挿入された挿入部は一般に湾曲しており、この湾曲した挿入部内の処置具チャンネルを挿通して処置具導出口より導出された穿刺針等の処置具の先端が湾曲してしまい、処置具導出口が超音波振動子の走査範囲を向いていても、穿刺針などの処置具の先端が走査範囲から外れてしまうことがある。このような場合には、超音波画像内に穿刺針等の処置具の先端が描出されるように挿入部先端の位置を調整する作業が生じる等して、作業性が損ねられていた。
このような背景に鑑みて、例えば、特開平９−１３５４９８号では、送信される超音波ビームのビーム幅を可変とした構成が示されている。この従来例では、穿刺針が湾曲した場合に、ビーム幅を広げることで、超音波画像内に穿刺針を描出することが可能となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術で述べた特開平９−１３５４９８号に示される構成では、超音波ビームのビーム幅を広げた際に、超音波ビームの分解能が劣化し、超音波画像の画質が劣化するという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、穿刺針等の処置具が湾曲した場合でもこの処置具の位置に超音波ビームを照射することができ、且つ超音波ビームの分解能の劣化を防止できる超音波プローブを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、体腔内等へ挿入する挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた、処置具を導出可能な処置具導出口と、前記挿入部の先端部において前記処置具導出口より先端側に配設された、超音波ビームを送受信する超音波送受信ヘッドと、前記超音波送受信ヘッドの開口面に配設された超音波振動子アレイであって、前記挿入部の先端部の挿入方向に複数個並設された超音波振動子群を、当該挿入方向に平行な軸に沿って３列に配設して構成された超音波振動子アレイと、前記超音波振動子アレイにおける前記３列のうち、中央の列の超音波振動子群には第１の遅延時間を有する第１の遅延回路を接続可能とし、両側の２列の超音波振動子群には前記第１の遅延時間より長い第２の遅延時間を有する第２の遅延回路を接続可能とすることで、前記超音波振動子アレイにおける前記３列各列の超音波振動子群に供給する駆動信号の遅延時間を制御し、超音波ビームの走査範囲の方向を、ビーム幅を一定に維持しながら偏向可能とする偏向制御手段と、を具備し、前記偏向制御手段は、前記３列の超音波振動子群に対していずれの遅延回路も介さずに駆動信号を供給することにより前記超音波ビームの走査範囲の方向を偏向させない第１のモードと、両側のいずれかの列の超音波振動子群に対して前記第２の遅延回路を介して駆動信号を供給すると共に前記中央の列の超音波振動子群に対して前記第１の遅延回路を介して駆動信号を供給し、さらに前記第２の遅延回路を介して駆動信号を供給する列とは反対側の列の超音波振動子群に対しては遅延回路を介さずに駆動信号を供給することにより前記超音波ビームの走査範囲の方向を、ビーム幅を一定に維持しながら偏向する第２のモードとに制御可能とすることを特徴とする。
【０００５】
【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説明する。
【０００６】
（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は超音波プローブの全体構成を示す説明図、図２は先端部の構成を示す説明図、図３は超音波ビームを走査するための構成を示す説明図、図４は超音波ビームを偏向させるための構成を説明する説明図、図５は穿刺針が湾曲している場合の作用を示す作用説明図で、（Ａ）は先端部を前方から見た正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図、（Ｃ）は（Ａ）の平面図である。
【０００７】
図１に示すように、本実施の形態の電子走査式の超音波プローブ１は、体腔内等に挿入する細長の挿入部２と、この挿入部２基端に連設され超音波プローブ１を把持し操作するための操作部３と、この操作部３側部から延出し超音波プローブ１に照明光を供給する図示しない光源装置や超音波プローブ１からの出力信号を映像信号化する図示しない超音波観測装置に接続するためのユニバーサルコード４から主に構成されている。
前記挿入部２は、その先端に位置する先端部５と、操作部３からの操作により湾曲自在な湾曲部６と、可撓性の可撓部７が順に連設されて構成されている。前記操作部３には、体腔内の患部等に処置を施す穿刺針等の処置具を挿入するための処置具挿入口８が設けられており、この処置具挿入口８は、挿入部２内を挿通する図示しない処置具チャンネルを介して、先端部に設けられた処置具導出口９に連通している。
【０００８】
図２に示すように、先端部５は、前記処置具挿入口８から挿入された穿刺針等の処置具が導出される処置具導出口９と、前記光源装置からの照明光を被写体に向けて照射する照明窓１１と、被写体を光学的に観察する観察窓１２と、この観察窓１２等を洗浄する水や空気を噴出する洗浄ノズル１３と、先端部５側面方向に開口面を向けて配置され超音波ビームを走査し送受信する超音波ヘッド１０を有して構成される。照明窓１１と、観察窓１２と、洗浄ノズル１３は、処置具導出口９の近傍に配置され、超音波ヘッド１０は、処置具導出口９より先端側の位置に配置されている。
前記超音波ヘッド１０の開口面には、超音波振動子アレイ１４が配設されており、この超音波振動子アレイ１４には、圧電素子等で構成される超音波素子１５が、挿入方向に複数段、挿入方向に直交する方向に例えば３列並べて配列されている。超音波素子１５を並べる列数は３列に限らず、それ以上であってもよい。なお、本明細書では、超音波振動子アレイ１４における超音波素子１５の挿入方向への配列を「段」と呼び、挿入方向に直交する方向への配列を「列」と呼んでいる。
前記処置具導出口９は、超音波振動子アレイ１４の開口面側から先端部５を見た場合に、超音波振動子アレイ１４の挿入方向の中心軸Ｄ−Ｄ上に位置するように配置されている。
【０００９】
図３に示すように、超音波振動子アレイ１４の開口面上には、超音波レンズ２１が配設されている。この超音波レンズ２１は、図に示す向きから見た場合には、平面形状になっている。
超音波振動子アレイ１４を構成する各超音波素子１５は、各段毎に設けられた偏向制御回路２２に接続され、各段毎の偏向制御回路２２は、各段毎に設けられた電子スイッチ２３にそれぞれ接続されており、これら電子スイッチ２３の他端は、超音波素子１５を駆動する駆動回路２４に接続されている。超音波振動子アレイ１４は、各電子スイッチ２３が順次開閉することで、超音波ビームを挿入方向に直線的に走査いわゆるリニア電子走査を行うようになっている。
【００１０】
図４に示すように、超音波レンズ２１は、この図の向きから見ると凸レンズ状に形成されており、超音波振動子アレイ１４から送信された超音波ビームを収束させるようになっている。
各段毎に設けられた偏向制御回路２２は、超音波ビームの偏向方向を切り替える偏向切替スイッチ３１を有し、この偏向切替スイッチ３１の状態により、駆動回路２４から電子スイッチ２３を介して各列の超音波素子１５に与えられる駆動信号の遅延時間を選択するようになっている。駆動信号の遅延は、偏向切替スイッチ３１と超音波素子１５との間に遅延回路３２を設けて行う。図において、長さの異なる遅延回路３２は、長いほど遅延時間が大きいことを示している。
【００１１】
ここで、偏向切替スイッチ３１を接点ａに接続すると、各列の超音波素子１５には、遅延回路３２を介さないで駆動信号が供給される。また、偏向切替スイッチ３１を接点ｂに接続すると、図中の左列の超音波素子１５には、遅延時間の大きい遅延回路３２を介して駆動信号が供給され、図中の中央列の超音波素子１５には、遅延時間の小さい遅延回路３２を介して駆動信号が供給され、図中の右列の超音波素子１５には、遅延回路３２を介さないで駆動信号が供給される。また、偏向切替スイッチ３１を接点ｃに接続すると、接点ｃに接続した場合の左列と右列とを入れ替えた状態となる。なお、各段の偏向制御回路２２の偏向切替スイッチ３１は連動して動作するようになっている。このようにして、各列の超音波素子１５に与えられる駆動信号の位相が制御され、偏向切替スイッチ３１を接点ａに接続すると、超音波ビームの走査範囲が方向Ａに向けて偏向され、接点ｂに接続すると、超音波ビームのが走査範囲が方向Ｂに向けて偏向され、接点ｃに接続すると、超音波ビームの走査範囲が方向Ｃに向けて偏向されるようになっている。
【００１２】
次に、本実施の形態の作用を述べる。
図３に示す電子スイッチ２３は、同時に何段かの電子スイッチ２３の一群がオン状態になり、このオン状態の一群が走査方向つまり挿入方向に移動するかの如く各電子スイッチ２３が順次開閉制御されることで、超音波ビームがリニア電子走査される。図４に示す偏向切替スイッチ３１は、通常は接点ａに接続させておくことで、超音波ビームは、方向Ａに向けて送出される。
【００１３】
ここで、図５に示すように、患部等に処置を施すために、処置具導出口９から穿刺針４１を導出させる。図中の実線で示すように、穿刺針４１の湾曲が少ない場合には、穿刺針４１は、方向Ａに向けて送出されている超音波ビームの走査範囲内に位置している。
【００１４】
ところが、図中の２点破線で示すように、穿刺針４１の先端が湾曲した場合には、穿刺針４１は、方向Ａに向けて送出されている超音波ビームの走査範囲から外れてしまう。この場合には、偏向切替スイッチ３１を接点ｂに接続する。すると、超音波ビームは方向Ｂに向けて送出され、穿刺針４１は超音波ビームの走査範囲に位置するようになる。つまり、穿刺針４１が湾曲しても、穿刺針４１を超音波ビームの走査範囲に位置させることができるようになっている。また、このとき、偏向切替スイッチ３１を切り替えても、各列の超音波素子１５は、図４に示すように、いずれも開口した状態であり、超音波ビームのビーム幅は概ね一定に維持され、従って、超音波ビームの分解能は概ね一定に維持される。また、図４に示す向きから見た超音波レンズ２１は、凸レンズ状に形成されており、これにより超音波ビームが収束するので、必要な分解能が得られるようになっている。
【００１５】
以上説明した本実施の形態によれば、穿刺針４１等の処置具が湾曲した場合でも、偏向制御回路２２により超音波ビームを偏向させることで、穿刺針４１の位置に超音波ビームを照射することができ、このとき超音波ビームを偏向させてもビーム幅は概ね一定に維持されるので、超音波ビームの分解能の劣化を防止できる。
【００１６】
（第２の実施の形態）
図６ないし図１０は本発明の第２の実施の形態に係り、図６は超音波プローブの全体構成を示す説明図、図７は先端部の構成を示す一部断面図を含む説明図、図８は超音波送受信ユニットの構成を示す断面図、図９は超音波ビームを偏向させる際の作用を示す断面図、図１０は超音波ビームを図９とは反対側に偏向させる際の作用を示す断面図である
図６に示すように、本実施の形態の機械走査式の超音波プローブ５１は、体腔内等に挿入する細長の挿入部５２と、この挿入部５２基端に連設され超音波プローブ５１を把持し操作するための操作部５３と、この操作部５３側部から延出し超音波プローブ１に照明光を供給する図示しない光源装置に接続するためのユニバーサルコード５４と、前記操作部５３基端に連設され超音波ビームを走査する際の回転駆動力を発生させる図示しないモータやこのモータの回転量を検出するための図示しないエンコーダを有する副操作部５５と、この副操作部５５側部から延出し超音波プローブ５１からの出力信号を映像信号化する図示しない超音波観測装置に接続するための超音波コード５６から主に構成される。
前記挿入部５２は、その先端に位置する先端部５７と、操作部５３からの操作により湾曲自在な湾曲部５８と、可撓性の可撓部５９が順に連設されて構成されている。
前記操作部５３には、体腔内の患部等に処置を施す穿刺針等の処置具を挿入するための処置具挿入口６０が設けられており、この処置具挿入口６０は、挿入部５２内を挿通する図示しない処置具チャンネルを介して、先端部に設けられた処置具導出口６１に連通している。
【００１７】
図７に示すように、先端部５７は、前記処置具挿入口６０から挿入された穿刺針等の処置具が導出される処置具導出口６１と、前記光源装置からの照明光を被写体に向けて照射する照明窓６２と、被写体を光学的に観察する観察窓６３と、この観察窓６３等を洗浄する水や空気を噴出する洗浄ノズル６４と、超音波ビームを走査し送受信する超音波ヘッド６５を有して構成される。照明窓６２と、観察窓６３と、洗浄ノズル６４は、処置具導出口６１の近傍に配置され、超音波ヘッド６５は、処置具導出口６１より先端側の位置に配置されている。
【００１８】
前記超音波ヘッド６５は、超音波ビームを送受信する超音波送受信ユニット７１と、この超音波送受信ユニット７１で送受信される超音波ビームを反射して超音波ビームの方向を変える超音波反射ミラー７２と、前記副操作部５５内のモータから超音波プローブ５１内を挿通する柔軟なフレキシブルシャフト７３を介して伝達された回転駆動力の回転軸を変換して前記超音波反射ミラー７２に回転駆動力を伝達するためのベベルギヤ７４と、このベベルギヤ７４の回転軸を支持するベベルギヤ支持部材７５と、超音波ヘッド６５を前方から側方にかけて覆う超音波透過性の先端キャップ７６を有して構成される。
【００１９】
前記超音波反射ミラー７２の回転軸は、挿入部５２挿入方向と直交しており、前記超音波送受信ユニット７１から送信される超音波ビームは、この超音波ビームを偏向させない場合には、超音波反射ミラー７２の回転軸と略平行に、超音波反射ミラー７２に向けて送信されるようになっている。そして、超音波反射ミラー７２が回転すると、超音波反射ミラー７２の回転軸に直交する断面内を走査する走査いわゆるセクタ機械走査が行われるようになっている。
【００２０】
前記処置具導出口６１は、この処置具導出口６１から導出される穿刺針等の処置具が湾曲していない場合には、超音波反射ミラー７２の回転軸に直交するような超音波ビームの走査範囲に処置具が導出されるように配置・形成されている。
【００２１】
図８に示すように、超音波送受信ユニット７１は、超音波ビームを送受信する超音波振動子８１と、この超音波振動子８１をハウジング８２と、このハウジング８２に対して超音波振動子８１を回動自在に軸支する回動軸８３と、ハウジング８２と超音波振動子８１背面との間に挟まれて配設され超音波振動子８１を回動方向に付勢する支持バネ８４と、ハウジング８２に本体部８５ａが固定され、この本体部８５ａに対して進退自在に進退する進退軸８５ｂ先端が、回動軸８３を挟んで支持バネ８４と反対側の超音波振動子８１背面に当接したマイクロシリンダ８５と、前記超音波振動子８１から超音波プローブ５１手元側へ延出し、超音波振動子８１を駆動する駆動信号等を伝送する同軸ケーブル８６と、前記マイクロシリンダ８５から超音波プローブ５１手元側へ延出しこのマイクロシリンダ８５を駆動制御するための制御信号ケーブル８７を有して構成されている。
【００２２】
前記超音波振動子８１は、駆動信号を超音波に変換して送信し、受信した超音波を電気信号に変換する圧電素子からなる超音波素子８１ａと、この超音波素子８１ａにより送受される超音波の伝搬方向を収束させる音響レンズ８１ｂと、超音波素子８１ａの背面側への超音波を減衰させる背面材８１ｃを有して構成されている。
【００２３】
次に、本実施の形態の作用を述べる。
前記同軸ケーブル８６を介して超音波プローブ５１手元側から供給される駆動信号が超音波振動子８１に印加されると、この超音波振動子８１からは前記超音波反射ミラー７２へ向けて超音波ビームが送出される。この超音波反射ミラー７２で反射された超音波ビームは、先端キャップ７６を透過して、例えば体内組織に向けて送信される。また、前記モータからフレキシブルシャフト７３を介して伝達された回転駆動力は、ベベルギヤ７４により回転軸が変換され、このベベルギヤ７４は、挿入方向と略直交する軸を回転軸として超音波反射ミラー７２を回転させる。これにより、超音波反射ミラー７２で反射される超音波ビームは、体内組織をセクタ走査するようになっている。体内組織へ向けて送信された超音波ビームは、音響インピーダンスの異なる体内組織の境界面で反射し、超音波反射ミラー７２を介して、超音波振動子８１で受信され、受信された超音波から変換された電気信号は、同軸ケーブル８６を介して超音波プローブ５１手元側へ伝送される。
【００２４】
このようにして送受信される超音波ビームは、次に説明するように、制御信号ケーブル８７を介してマイクロシリンダ８５に印加する電圧により、その走査範囲が偏向されるようになっている。
先ず、図９を使用して、マイクロシリンダ８５に電圧を印加していない場合の作用を説明する。前記支持バネ８４は、ハウジング８２と超音波振動子８１背面との間に押し縮められて配設されており、その伸張しようとする弾性力により、超音波振動子８１は、回動軸８３を軸として回動する方向に付勢されている。回動軸８３を挟んで支持バネ８４と反対側の超音波振動子８１背面には、前記マイクロシリンダ８５の進退軸８５ｂ先端が当接しており、この進退軸８５ｂは、前記支持バネ８４の付勢力により、本体部８５ａ内へ押し込められる方向に力を受けている。ここで、マイクロシリンダ８５に電圧が印加されていないので、進退軸８５ｂは、前記支持バネ８４の付勢力にそのまま従い、図９に示すように、本体部８５ａ内に押し込められる。すると、図に示すように、超音波振動子８１は、回動軸８３を軸として傾いた状態となり、超音波振動子８１から送信される超音波ビームの超音波反射ミラー７２への入射角が変化し、この超音波反射ミラー７２から出射される超音波ビームの方向は、図中の方向αへ傾く。つまり、超音波ビームの走査範囲が方向αへ偏向される。
【００２５】
次に、図１０を使用して、マイクロシリンダ８５に電圧を印加した場合の作用を説明する。前記マイクロシリンダ８５に電圧を印加すると、進退軸８５ｂは本体部８５ａから伸び出す方向に力を受け、前記支持バネ８４の付勢力に対抗する方向に、超音波振動子８１を回動させる。図は、進退軸８５ｂが最も伸び出した状態を示している。すると、超音波ビームの超音波反射ミラー７２への入射角が変化し、この超音波反射ミラー７２から出射される超音波ビームの方向は、図中の方向βへ傾く。つまり、超音波ビームの走査範囲が、図９に示す方向αとは反対の方向βへ偏向される。
【００２６】
また、制御信号ケーブル８７を介してマイクロシリンダ８５に印加する電圧を調節することにより、超音波ビームの走査範囲を方向αと方向βの間の任意の方向に偏向させることができる。これにより、処置具導出口６１から導出される穿刺針等の処置具が湾曲した場合でも、超音波ビームの走査範囲を偏向させることで、処置具の位置に超音波ビームを照射することができる。このとき、超音波振動子８１の開口面の幅は一定であるので、超音波ビームのビーム幅は略一定に維持されている。
【００２７】
以上説明した本実施の形態によれば、マイクロシリンダ８５に印加する電圧を調節することで、超音波ビームの走査範囲を偏向させることができ、また、超音波ビームの走査範囲を偏向させてもビーム幅は概ね一定に維持されるので、超音波ビームの分解能の劣化を防止できる。つまり、本実施の形態に係る機械走査式の超音波プローブ５１においても、第１の実施の形態に係る電子走査式の超音波プローブ１の場合と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明は、上述の実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
例えば、前述したように、超音波プローブは、電子走査式であっても機械走査式であってもよい。
また、例えば、超音波プローブ１の走査方式は、リニア走査に限らず、セクタ走査であってもよい。このとき、超音波素子１５に与える信号の位相を制御するいわゆる位相制御型の構成とすることでセクタ走査を行ってもよいし、超音波振動子アレイ１４の開口面形状を凸型にするいわゆるコンベックス型の構成とすることでセクタ走査を行ってもよい。
また、例えば、偏向制御回路２２は、超音波素子１５と電子スイッチ２３との間に設ける代わりに、超音波素子１５とグランドとの間に設けてもよい。これにより、偏向制御回路は１つで済む。
【００２９】
［付記］
（付記項１−１）
体腔内等へ挿入する挿入部の先端部に設けられ、超音波ビームを送受信する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段による超音波ビームの走査範囲に向けて穿刺針等の処置具を導出可能な処置具導出口とを備える超音波プローブにおいて、
前記超音波送受信手段による超音波ビームの走査範囲を偏向する超音波偏向手段を備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【００３０】
（付記項１−２）
付記項１−１に記載の超音波プローブであって、
前記超音波送受信手段による超音波ビームの走査範囲の偏向方向を偏向範囲の略中央に向けた際に、前記処置具導出口から湾曲せずに導出される前記処置具の先端は超音波ビームの走査範囲内に位置する。
【００３１】
（付記項１−３）
付記項１−１に記載の超音波プローブであって、
超音波ビームの走査範囲を偏向させた際に、超音波ビームのビーム幅が略一定に維持される。
【００３２】
（付記項２−１）
付記項１−１に記載の超音波プローブであって、
前記超音波送受信手段は、走査方向である第１の方向及び前記第１の方向に略直交する第２の方向に配列された略矩形の複数の超音波素子を有する。
【００３３】
（付記項２−２）
付記項２−１に記載の超音波プローブであって、
前記第１の方向は、前記挿入部の挿入方向と略同方向である。
【００３４】
（付記項２−３）
付記項２−１に記載の超音波プローブであって、
前記超音波偏向手段は、前記第２の方向の位置によって前記超音波素子に与える駆動信号の位相を選択的に遅延させることで、超音波ビームを偏向させる。
【００３５】
（付記項２−４）
付記項２−１に記載の超音波プローブであって、
前記処置具導出口から湾曲せずに導出された処置具は、前記複数の超音波素子全体を前記第２の方向に略２分割し且つ前記複数の超音波素子の開口面に略垂直な平面の近傍に位置するように前記複数の超音波素子及び前記処置具導出口が配置されている。
【００３６】
（付記項３−１）
付記項１−１に記載の超音波プローブであって、
前記超音波送受信手段は、超音波ビームを送受信する超音波振動子と、この超音波振動子による超音波ビームを反射しつつ回転する超音波反射手段を有する。（付記項３−２）
付記項３−１に記載の超音波プローブであって、
前記超音波偏向手段は、前記超音波反射手段に対する前記超音波振動子の向きを機械的に変更する手段を有する。
【００３７】
（付記項３−３）
付記項３−２に記載の超音波プローブであって、
前記超音波振動子の向きを向きの偏向範囲の略中央にした際の前記超音波送受信手段による超音波ビームの走査範囲に、前記処置具導出口から湾曲せずに導出された処置具が位置するように前記超音波振動子と前記超音波反射手段と前記処置具導出口とが配置されている。
【００３８】
（付記項４−１）
体腔内等へ挿入する挿入部の先端部に、超音波ビームを送受信する超音波送受信手段と穿刺針等の処置具を導出可能な処置具導出口とを設けた超音波プローブにおいて、
前記超音波送受信手段による超音波ビームの走査面を複数種類切り替える走査面切り替え手段を設けると共に、前記走査面の切り替え幅の中心面と前記処置具導出口中心軸が略同一平面内になるように配置したことを特徴とする超音波プローブ。
【００３９】
（付記項４−２）
体腔内等へ挿入する挿入部の先端部に、複数の矩形超音波振動子を走査方向に並べた電子走査式超音波送受信手段と穿刺針等の処置具を導出可能な処置具導出口とを設けた超音波プローブにおいて、
前記処置具導出口を前記電子走査式超音波送受信手段の各前記矩形超音波振動子面に対して垂直で、且つ、走査幅方向の中心軸を通る面内と前記開口部中心軸が略同一となるように配し、更に、前記電気走査式超音波送受信手段を走査方向に平行な軸で複数列に分割し、隣り合う列の前記矩形超音波振動子に対して選択的に遅延可能な遅延回路を設けたことを特徴とする超音波プローブ
（付記項４−３）
体腔内等へ挿入する挿入部の先端部に、単一の超音波振動子から送信される超音波を機械的に走査する機械走査式超音波送受信手段と穿刺針等の処置具を導出可能な処置具導出口とを設けた超音波プローブにおいて、
前記処置具導出口を前記機械走査型超音波送受信手段による超音波の走査面と前記処置具導出口中心軸が略同一となるように配し、且つ、前記超音波振動子を前記走査面を偏向する方向に偏向可能としたことを特徴とする超音波プローブ。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、穿刺針等の処置具が湾曲した場合でもこの処置具の位置に超音波ビームを照射することができ、且つ超音波ビームの分解能の劣化を防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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は超音波プローブの全体構成を示す説明図
【図２】先端部の構成を示す説明図
【図３】超音波ビームを走査するための構成を示す説明図
【図４】超音波ビームを偏向させるための構成を説明する説明図
【図５】穿刺針が湾曲している場合の作用を示す作用説明図で、（Ａ）は先端部を前方から見た正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図、（Ｃ）は（Ａ）の平面図
【図６】図６ないし図１０は本発明の第２の実施の形態に係り、図６は超音波プローブの全体構成を示す説明図
【図７】先端部の構成を示す一部断面図を含む説明図
【図８】超音波送受信ユニットの構成を示す断面図
【図９】超音波ビームを偏向させる際の作用を示す断面図
【図１０】超音波ビームを図９とは反対側に偏向させる際の作用を示す断面図
【符号の説明】
１…超音波プローブ
２…挿入部
５…先端部
９…処置具導出口
１０…超音波ヘッド
１４…超音波振動子アレイ
１５…超音波素子
２１…超音波レンズ
２２…偏向制御回路
２３…電子スイッチ
２４…駆動回路
３１…偏向切替スイッチ
３２…遅延回路
４１…穿刺針
５１…超音波プローブ
５２…挿入部
５７…先端部
６１…処置具導出口
６５…超音波ヘッド
７１…超音波送受信ユニット
７２…超音波反射ミラー
７４…ベベルギヤ
８１…超音波振動子
８３…回動軸
８４…支持バネ
８５…マイクロシリンダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic probe capable of deriving a treatment instrument such as a puncture needle in a body cavity or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a flexible insertion portion having an ultrasonic transducer for transmitting and receiving an ultrasonic beam at the tip is inserted into a body cavity or the like, and a reflected wave of the ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transducer into the body cavity or the like is received. An ultrasonic probe that outputs an electric signal is widely used. An ultrasonic image such as an ultrasonic tomogram obtained by imaging an output signal from the ultrasonic probe with an external device is displayed on a monitor and used for diagnosis of an affected area.
Such an ultrasonic probe not only includes an ultrasonic transducer, but also includes a treatment instrument channel inside which a treatment instrument such as a puncture needle that collects a tissue piece of an affected area or injects a drug into the affected area is inserted. There is a case.
At this time, whether or not the position of the treatment instrument such as a puncture needle led out from the treatment instrument outlet at the distal end of the insertion section toward the affected area is appropriate is confirmed by the ultrasonic image in real time. There is a request. Therefore, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-105847, an ultrasonic transducer and a treatment instrument outlet are provided at the distal end of the insertion portion, and a treatment instrument such as a puncture needle is derived toward the scanning range of the ultrasonic transducer. A configuration in which the treatment instrument outlet is arranged in such a direction has been proposed.
However, the insertion portion inserted into a body cavity or the like is generally curved, and the distal end of a treatment instrument such as a puncture needle that is inserted through the treatment instrument channel in the curved insertion portion and led out from the treatment instrument outlet is curved. Thus, even if the treatment instrument outlet port faces the scanning range of the ultrasonic transducer, the distal end of the treatment instrument such as a puncture needle may be out of the scanning range. In such a case, workability has been impaired, for example, by adjusting the position of the distal end of the insertion portion so that the distal end of a treatment instrument such as a puncture needle is depicted in the ultrasonic image.
In view of such a background, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-135498 discloses a configuration in which the beam width of the transmitted ultrasonic beam is variable. In this conventional example, when the puncture needle is curved, the puncture needle can be depicted in the ultrasonic image by widening the beam width.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-135498 described in the related art, when the beam width of the ultrasonic beam is widened, the resolution of the ultrasonic beam deteriorates and the image quality of the ultrasonic image deteriorates. There was a problem.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when a treatment instrument such as a puncture needle is curved, the position of the treatment tool can be irradiated with an ultrasonic beam, and the resolution of the ultrasonic beam is degraded. An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of preventing the above-described problem.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an insertion portion that is inserted into a body cavity or the like, a treatment instrument outlet port that is provided at a distal end portion of the insertion portion, from which a treatment instrument can be derived, and a distal end portion of the insertion portion An ultrasonic transmission / reception head disposed on the distal end side of the treatment instrument outlet and transmitting / receiving an ultrasonic beam, and an ultrasonic transducer array disposed on an opening surface of the ultrasonic transmission / reception head, A plurality of ultrasonic transducer groups arranged side by side in the insertion direction of the distal end portion of the insertion portion are arranged along an axis parallel to the insertion direction.In three rowsAn ultrasonic transducer array configured and arranged;Of the three rows in the ultrasonic transducer array, a first delay circuit having a first delay time can be connected to the ultrasonic transducer group in the center row, and two rows of ultrasonic transducers on both sides. By allowing a second delay circuit having a second delay time longer than the first delay time to be connected to the group,In the ultrasonic transducer arrayEach of the three columnsOf the drive signal supplied to the ultrasonic transducer groupDelay timecontrolAndUltrasonic beam scanning rangeCan be deflected while keeping the beam width constant.A deflection control means,The deflection control means includes a first mode in which the direction of the scanning range of the ultrasonic beam is not deflected by supplying a drive signal to the three rows of ultrasonic transducer groups without passing through any delay circuit. In addition, a drive signal is supplied to the ultrasonic transducer group in any column on both sides via the second delay circuit, and the first delay circuit is supplied to the ultrasonic transducer group in the central column. A drive signal is supplied via the second delay circuit, and a drive signal is sent without passing through the delay circuit to the ultrasonic transducer group in the column opposite to the column where the drive signal is supplied via the second delay circuit. By supplying, the direction of the scanning range of the ultrasonic beam can be controlled to the second mode in which the beam width is kept constant while being deflected.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0006]
(First embodiment)
1 to 5 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the ultrasonic probe, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the tip, and FIG. 3 is an ultrasonic beam. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration for deflecting an ultrasonic beam, FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration for deflecting an ultrasonic beam, and FIG. 5 is an operation explanatory diagram illustrating an operation when the puncture needle is curved. (A) is the front view which looked at the front-end | tip part from the front, (B) is a right view of (A), (C) is a top view of (A).
[0007]
As shown in FIG. 1, an electronic scanning ultrasonic probe 1 according to the present embodiment includes an elongated insertion portion 2 to be inserted into a body cavity or the like, and an ultrasonic probe 1 connected to the proximal end of the insertion portion 2. An operation unit 3 for gripping and operating, and a light source device (not shown) that extends from the side of the operation unit 3 and supplies illumination light to the ultrasonic probe 1 or an output signal from the ultrasonic probe 1 is converted into a video signal (not shown) It is mainly composed of a universal cord 4 for connecting to an ultrasonic observation apparatus.
The insertion portion 2 is configured by successively connecting a distal end portion 5 positioned at the distal end thereof, a bending portion 6 that can be bent by an operation from the operation portion 3, and a flexible flexible portion 7. The operation section 3 is provided with a treatment instrument insertion port 8 for inserting a treatment instrument such as a puncture needle for performing treatment on the affected part in the body cavity. Is communicated with a treatment instrument outlet 9 provided at the distal end portion through a treatment instrument channel (not shown) through which is inserted.
[0008]
As shown in FIG. 2, the distal end portion 5 has a treatment instrument outlet 9 from which a treatment instrument such as a puncture needle inserted from the treatment instrument insertion opening 8 is led out, and directs illumination light from the light source device toward the subject. The illumination window 11 for irradiating the object, the observation window 12 for optically observing the object, the cleaning nozzle 13 for ejecting water and air for cleaning the observation window 12 and the like, and the opening surface facing the side surface of the tip 5. The ultrasonic head 10 is arranged and configured to scan and transmit / receive an ultrasonic beam. The illumination window 11, the observation window 12, and the cleaning nozzle 13 are disposed in the vicinity of the treatment instrument outlet 9, and the ultrasonic head 10 is disposed at a position closer to the distal end than the treatment instrument outlet 9.
An ultrasonic transducer array 14 is disposed on the opening surface of the ultrasonic head 10, and an ultrasonic element 15 composed of a piezoelectric element or the like is disposed in the insertion direction in the ultrasonic transducer array 14. For example, three rows are arranged in a plurality of stages in a direction orthogonal to the insertion direction. The number of rows in which the ultrasonic elements 15 are arranged is not limited to three, and may be more than that. In the present specification, the arrangement in the insertion direction of the ultrasonic elements 15 in the ultrasonic transducer array 14 is referred to as “stage”, and the arrangement in the direction orthogonal to the insertion direction is referred to as “column”.
The treatment instrument outlet 9 is arranged so as to be positioned on the central axis DD in the insertion direction of the ultrasonic transducer array 14 when the distal end portion 5 is viewed from the opening surface side of the ultrasonic transducer array 14. Has been.
[0009]
As shown in FIG. 3, an ultrasonic lens 21 is disposed on the opening surface of the ultrasonic transducer array 14. The ultrasonic lens 21 has a planar shape when viewed from the direction shown in the figure.
Each ultrasonic element 15 constituting the ultrasonic transducer array 14 is connected to a deflection control circuit 22 provided for each stage, and the deflection control circuit 22 for each stage is an electronic switch provided for each stage. The other ends of these electronic switches 23 are connected to a drive circuit 24 that drives the ultrasonic element 15. The ultrasonic transducer array 14 performs so-called linear electronic scanning by linearly scanning the ultrasonic beam in the insertion direction by sequentially opening and closing each electronic switch 23.
[0010]
As shown in FIG. 4, the ultrasonic lens 21 is formed in a convex lens shape when viewed from the direction of the figure, and converges the ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transducer array 14.
The deflection control circuit 22 provided for each stage has a deflection changeover switch 31 for changing the deflection direction of the ultrasonic beam. Depending on the state of the deflection changeover switch 31, each column is connected from the drive circuit 24 via the electronic switch 23. The delay time of the drive signal given to the ultrasonic element 15 is selected. The drive signal is delayed by providing a delay circuit 32 between the deflection changeover switch 31 and the ultrasonic element 15. In the figure, the delay circuits 32 having different lengths indicate that the longer the delay time, the longer the delay time.
[0011]
Here, when the deflection changeover switch 31 is connected to the contact a, a drive signal is supplied to the ultrasonic elements 15 in each column without passing through the delay circuit 32. When the deflection changeover switch 31 is connected to the contact b, a drive signal is supplied to the ultrasonic elements 15 in the left column in the figure via the delay circuit 32 having a large delay time, and the ultrasonic wave in the center line in the figure. A drive signal is supplied to the element 15 through a delay circuit 32 having a small delay time, and a drive signal is supplied to the ultrasonic elements 15 in the right column in the drawing without passing through the delay circuit 32. Further, when the deflection changeover switch 31 is connected to the contact c, the left and right columns when connected to the contact c are switched. Note that the deflection changeover switch 31 of the deflection control circuit 22 at each stage operates in conjunction with the deflection control circuit 22. In this way, when the phase of the drive signal applied to the ultrasonic elements 15 in each row is controlled and the deflection changeover switch 31 is connected to the contact a, the scanning range of the ultrasonic beam is deflected in the direction A, and the contact When connected to b, the scanning range of the ultrasonic beam is deflected toward the direction B, and when connected to the contact c, the scanning range of the ultrasonic beam is deflected toward the direction C.
[0012]
Next, the operation of this embodiment will be described.
In the electronic switch 23 shown in FIG. 3, a group of electronic switches 23 at several stages are simultaneously turned on, and each electronic switch 23 is sequentially controlled to open and close as if this group of on-states moves in the scanning direction, that is, the insertion direction. As a result, the ultrasonic beam is linearly scanned. The deflection changeover switch 31 shown in FIG. 4 is normally connected to the contact a, so that the ultrasonic beam is sent out in the direction A.
[0013]
Here, as shown in FIG. 5, the puncture needle 41 is led out from the treatment instrument outlet 9 in order to perform treatment on the affected part or the like. As indicated by the solid line in the figure, when the puncture needle 41 is not curved, the puncture needle 41 is positioned within the scanning range of the ultrasonic beam transmitted in the direction A.
[0014]
However, as indicated by a two-dot broken line in the figure, when the tip of the puncture needle 41 is curved, the puncture needle 41 is out of the scanning range of the ultrasonic beam transmitted toward the direction A. In this case, the deflection changeover switch 31 is connected to the contact b. Then, the ultrasonic beam is sent out in the direction B, and the puncture needle 41 comes to be positioned in the scanning range of the ultrasonic beam. That is, even if the puncture needle 41 is curved, the puncture needle 41 can be positioned in the scanning range of the ultrasonic beam. At this time, even if the deflection switch 31 is switched, the ultrasonic elements 15 in each row are in an open state as shown in FIG. 4, and the beam width of the ultrasonic beam is maintained substantially constant. Therefore, the resolution of the ultrasonic beam is maintained substantially constant. Further, the ultrasonic lens 21 viewed from the direction shown in FIG. 4 is formed in a convex lens shape, so that the ultrasonic beam converges, so that the necessary resolution can be obtained.
[0015]
According to the present embodiment described above, even when a treatment instrument such as the puncture needle 41 is curved, the ultrasonic beam is irradiated to the position of the puncture needle 41 by deflecting the ultrasonic beam by the deflection control circuit 22. In this case, even if the ultrasonic beam is deflected, the beam width is maintained substantially constant, so that degradation of the resolution of the ultrasonic beam can be prevented.
[0016]
(Second Embodiment)
6 to 10 relate to a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is an explanatory view showing the overall configuration of the ultrasonic probe, and FIG. 7 is an explanatory view including a partial cross-sectional view showing the configuration of the tip portion 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic transmission / reception unit, FIG. 9 is a cross-sectional view showing the action when the ultrasonic beam is deflected, and FIG. 10 is the action when the ultrasonic beam is deflected to the opposite side of FIG. It is sectional drawing which shows
As shown in FIG. 6, the mechanical scanning ultrasonic probe 51 of the present embodiment includes an elongated insertion portion 52 that is inserted into a body cavity or the like, and an ultrasonic probe 51 that is connected to the proximal end of the insertion portion 52. An operation unit 53 for holding and operating, a universal cord 54 for connecting to a light source device (not shown) that extends from the side of the operation unit 53 and supplies illumination light to the ultrasonic probe 1, and a base end of the operation unit 53 And a sub-operation unit 55 having a motor (not shown) that generates a rotational driving force when scanning the ultrasonic beam, an encoder (not shown) for detecting the rotation amount of the motor, and a side portion of the sub-operation unit 55 The ultrasonic cord 56 is mainly composed of an ultrasonic cord 56 for connecting to an ultrasonic observation apparatus (not shown) that converts the output signal from the ultrasonic probe 51 into a video signal.
The insertion portion 52 includes a distal end portion 57 located at the distal end thereof, a bending portion 58 that can be bent by an operation from the operation portion 53, and a flexible flexible portion 59 that are sequentially provided.
The operation unit 53 is provided with a treatment instrument insertion port 60 for inserting a treatment instrument such as a puncture needle for performing treatment on an affected part in a body cavity. Is communicated with a treatment instrument outlet 61 provided at the distal end portion through a treatment instrument channel (not shown) through which is inserted.
[0017]
As shown in FIG. 7, the distal end portion 57 has a treatment instrument outlet 61 from which a treatment instrument such as a puncture needle inserted from the treatment instrument insertion opening 60 is led, and directs illumination light from the light source device toward the subject. An illumination window 62 that irradiates the object, an observation window 63 that optically observes the subject, a cleaning nozzle 64 that ejects water and air for cleaning the observation window 63, and the like, and an ultrasonic head that scans and transmits ultrasonic beams. 65. The illumination window 62, the observation window 63, and the cleaning nozzle 64 are disposed in the vicinity of the treatment instrument outlet 61, and the ultrasonic head 65 is disposed at a position closer to the distal end than the treatment instrument outlet 61.
[0018]
The ultrasonic head 65 includes an ultrasonic transmission / reception unit 71 that transmits and receives an ultrasonic beam, and an ultrasonic reflection mirror 72 that reflects the ultrasonic beam transmitted and received by the ultrasonic transmission / reception unit 71 and changes the direction of the ultrasonic beam. The rotational axis of the rotational driving force transmitted from the motor in the sub-operation unit 55 through the flexible flexible shaft 73 that passes through the ultrasonic probe 51 is converted, and the rotational driving force is applied to the ultrasonic reflecting mirror 72. A bevel gear 74 for transmission, a bevel gear support member 75 that supports the rotating shaft of the bevel gear 74, and an ultrasonically transparent tip cap 76 that covers the ultrasonic head 65 from the front side to the side are configured.
[0019]
The rotation axis of the ultrasonic reflection mirror 72 is orthogonal to the insertion direction of the insertion portion 52. When the ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transmission / reception unit 71 does not deflect the ultrasonic beam, an ultrasonic wave is transmitted. It is transmitted toward the ultrasonic reflection mirror 72 substantially parallel to the rotation axis of the reflection mirror 72. When the ultrasonic reflection mirror 72 is rotated, scanning that scans the cross section perpendicular to the rotation axis of the ultrasonic reflection mirror 72, so-called sector mechanical scanning, is performed.
[0020]
When the treatment instrument such as a puncture needle led out from the treatment instrument outlet 61 is not curved, the treatment instrument outlet 61 has an ultrasonic beam that is orthogonal to the rotation axis of the ultrasonic reflection mirror 72. The treatment tool is arranged and formed so as to be led out to the scanning range.
[0021]
As shown in FIG. 8, the ultrasonic transmitting / receiving unit 71 includes an ultrasonic transducer 81 that transmits and receives an ultrasonic beam, a housing 82 for the ultrasonic transducer 81, and an ultrasonic transducer 81 for the housing 82. A rotation shaft 83 that pivotally supports the support, a support spring 84 that is disposed between the housing 82 and the back surface of the ultrasonic transducer 81 and biases the ultrasonic transducer 81 in the rotation direction; A main body 85 a is fixed to the housing 82, and a distal end of an advance / retreat shaft 85 b that advances and retreats with respect to the main body 85 a is brought into contact with the back surface of the ultrasonic transducer 81 on the opposite side of the support spring 84 across the rotation shaft 83. From the contacted micro cylinder 85, a coaxial cable 86 extending from the ultrasonic transducer 81 to the proximal side of the ultrasonic probe 51 and transmitting a drive signal or the like for driving the ultrasonic transducer 81, and the micro cylinder 85 And it is configured with a control signal cable 87 for driving and controlling the micro-cylinder 85 extends to the ultrasound probe 51 proximal.
[0022]
The ultrasonic transducer 81 converts a drive signal into an ultrasonic wave and transmits it, and an ultrasonic element 81a made of a piezoelectric element that converts the received ultrasonic wave into an electric signal, and an ultrasonic wave transmitted and received by the ultrasonic element 81a. An acoustic lens 81b for converging the propagation direction of the sound wave and a back material 81c for attenuating the ultrasonic wave toward the back side of the ultrasonic element 81a are configured.
[0023]
Next, the operation of this embodiment will be described.
When a drive signal supplied from the proximal side of the ultrasonic probe 51 via the coaxial cable 86 is applied to the ultrasonic transducer 81, the ultrasonic transducer 81 transmits ultrasonic waves toward the ultrasonic reflection mirror 72. A beam is delivered. The ultrasonic beam reflected by the ultrasonic reflection mirror 72 passes through the distal end cap 76 and is transmitted toward, for example, a body tissue. The rotational driving force transmitted from the motor via the flexible shaft 73 is converted in rotational axis by the bevel gear 74, and the bevel gear 74 has the ultrasonic reflection mirror 72 around the axis substantially orthogonal to the insertion direction. Rotate. As a result, the ultrasonic beam reflected by the ultrasonic reflection mirror 72 scans the body tissue sectorally. The ultrasonic beam transmitted toward the body tissue is reflected by the boundary surface of the body tissue having a different acoustic impedance, is received by the ultrasonic transducer 81 via the ultrasonic reflection mirror 72, and is received from the received ultrasonic wave. The converted electrical signal is transmitted to the proximal side of the ultrasonic probe 51 via the coaxial cable 86.
[0024]
The ultrasonic beam transmitted / received in this manner is deflected in its scanning range by a voltage applied to the micro cylinder 85 via the control signal cable 87 as described below.
First, the operation when no voltage is applied to the microcylinder 85 will be described with reference to FIG. The support spring 84 is disposed so as to be compressed between the housing 82 and the back surface of the ultrasonic transducer 81. Due to the elastic force to be extended, the ultrasonic transducer 81 causes the rotation shaft 83 to move. It is biased in the direction of rotation as a shaft. The tip of the advance / retreat shaft 85b of the microcylinder 85 is in contact with the back surface of the ultrasonic vibrator 81 opposite to the support spring 84 with the rotation shaft 83 interposed therebetween. The advance / retreat shaft 85b is attached to the support spring 84. The force is received in a direction to be pushed into the main body 85a. Here, since no voltage is applied to the microcylinder 85, the advance / retreat shaft 85b follows the urging force of the support spring 84 and is pushed into the main body 85a as shown in FIG. Then, as shown in the figure, the ultrasonic transducer 81 is inclined with the rotation shaft 83 as an axis, and the incident angle of the ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transducer 81 to the ultrasonic reflection mirror 72 is The direction of the ultrasonic beam that changes and is emitted from the ultrasonic reflection mirror 72 is inclined in the direction α in the figure. That is, the scanning range of the ultrasonic beam is deflected in the direction α.
[0025]
Next, the operation when a voltage is applied to the microcylinder 85 will be described with reference to FIG. When a voltage is applied to the microcylinder 85, the advance / retreat shaft 85b receives a force in a direction extending from the main body 85a, and rotates the ultrasonic transducer 81 in a direction that opposes the urging force of the support spring 84. The figure shows a state in which the advance / retreat shaft 85b extends most. Then, the incident angle of the ultrasonic beam to the ultrasonic reflection mirror 72 changes, and the direction of the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic reflection mirror 72 is inclined in the direction β in the figure. That is, the scanning range of the ultrasonic beam is deflected in the direction β opposite to the direction α shown in FIG.
[0026]
Further, by adjusting the voltage applied to the micro cylinder 85 via the control signal cable 87, the scanning range of the ultrasonic beam can be deflected in any direction between the direction α and the direction β. Thereby, even when a treatment instrument such as a puncture needle led out from the treatment instrument outlet 61 is curved, the ultrasonic beam can be irradiated to the position of the treatment instrument by deflecting the scanning range of the ultrasound beam. . At this time, since the width of the opening surface of the ultrasonic transducer 81 is constant, the beam width of the ultrasonic beam is maintained substantially constant.
[0027]
According to the present embodiment described above, the scanning range of the ultrasonic beam can be deflected by adjusting the voltage applied to the microcylinder 85, and even if the scanning range of the ultrasonic beam is deflected. Since the beam width is maintained substantially constant, deterioration of the resolution of the ultrasonic beam can be prevented. That is, the mechanical scanning ultrasonic probe 51 according to the present embodiment can provide the same effects as those of the electronic scanning ultrasonic probe 1 according to the first embodiment.
[0028]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
For example, as described above, the ultrasonic probe may be an electronic scanning type or a mechanical scanning type.
For example, the scanning method of the ultrasonic probe 1 is not limited to linear scanning, but may be sector scanning. At this time, sector scanning may be performed by adopting a so-called phase control type configuration in which the phase of a signal applied to the ultrasonic element 15 is controlled, or the shape of the opening surface of the ultrasonic transducer array 14 is convex. Sector scanning may be performed by using a convex structure.
For example, the deflection control circuit 22 may be provided between the ultrasonic element 15 and the ground instead of being provided between the ultrasonic element 15 and the electronic switch 23. Thus, only one deflection control circuit is required.
[0029]
[Appendix]
(Appendix 1-1)
An ultrasonic transmission / reception means provided at the distal end portion of the insertion portion to be inserted into a body cavity or the like,
In an ultrasonic probe comprising a treatment instrument outlet capable of deriving a treatment instrument such as a puncture needle toward a scanning range of an ultrasonic beam by the ultrasonic transmission / reception means,
An ultrasonic probe comprising ultrasonic deflection means for deflecting a scanning range of an ultrasonic beam by the ultrasonic transmission / reception means.
[0030]
(Appendix 1-2)
The ultrasonic probe according to appendix 1-1,
When the deflection direction of the scanning range of the ultrasonic beam by the ultrasonic transmission / reception means is directed to substantially the center of the deflection range, the distal end of the treatment instrument that is derived without bending from the treatment instrument outlet is the ultrasonic beam. Located within the scanning range.
[0031]
(Appendix 1-3)
The ultrasonic probe according to appendix 1-1,
When the scanning range of the ultrasonic beam is deflected, the beam width of the ultrasonic beam is maintained substantially constant.
[0032]
(Appendix 2-1)
The ultrasonic probe according to appendix 1-1,
The ultrasonic transmission / reception means includes a plurality of substantially rectangular ultrasonic elements arranged in a first direction that is a scanning direction and a second direction that is substantially orthogonal to the first direction.
[0033]
(Appendix 2-2)
The ultrasonic probe according to Additional Item 2-1,
The first direction is substantially the same direction as the insertion direction of the insertion portion.
[0034]
(Appendix 2-3)
The ultrasonic probe according to Additional Item 2-1,
The ultrasonic deflection unit deflects the ultrasonic beam by selectively delaying the phase of the drive signal applied to the ultrasonic element according to the position in the second direction.
[0035]
(Appendix 2-4)
The ultrasonic probe according to Additional Item 2-1,
The treatment instrument derived without bending from the treatment instrument outlet port is a plane that divides the entire plurality of ultrasonic elements into two substantially in the second direction and is substantially perpendicular to the opening surfaces of the plurality of ultrasonic elements. The plurality of ultrasonic elements and the treatment instrument outlet are arranged so as to be located in the vicinity of the.
[0036]
(Appendix 3-1)
The ultrasonic probe according to appendix 1-1,
The ultrasonic transmission / reception unit includes an ultrasonic transducer that transmits / receives an ultrasonic beam and an ultrasonic reflection unit that rotates while reflecting the ultrasonic beam by the ultrasonic transducer. (Appendix 3-2)
The ultrasonic probe according to Additional Item 3-1,
The ultrasonic deflection means has means for mechanically changing the direction of the ultrasonic transducer relative to the ultrasonic reflection means.
[0037]
(Additional Item 3-3)
The ultrasonic probe according to Additional Item 3-2,
The treatment instrument derived without bending from the treatment instrument outlet is located in the scanning range of the ultrasonic beam by the ultrasonic transmission / reception means when the direction of the ultrasonic transducer is approximately the center of the deflection range of the orientation. In this way, the ultrasonic transducer, the ultrasonic reflection means, and the treatment instrument outlet are arranged.
[0038]
(Appendix 4-1)
In an ultrasonic probe provided with an ultrasonic transmission / reception means for transmitting / receiving an ultrasonic beam and a treatment instrument outlet for extracting a treatment instrument such as a puncture needle at the distal end of an insertion part to be inserted into a body cavity or the like,
A scanning surface switching unit that switches a plurality of types of scanning surfaces of the ultrasonic beam by the ultrasonic transmission / reception unit is provided, and a central surface of the switching width of the scanning surface and a central axis of the treatment instrument outlet port are in substantially the same plane. An ultrasonic probe characterized by being arranged.
[0039]
(Appendix 4-2)
An electronic scanning ultrasonic transmission / reception means in which a plurality of rectangular ultrasonic transducers are arranged in the scanning direction and a treatment instrument outlet port through which a treatment instrument such as a puncture needle can be derived are provided at the distal end of the insertion section to be inserted into a body cavity or the like. In the provided ultrasonic probe,
The central axis of the opening is substantially the same as a plane passing through the central axis in the scanning width direction, the treatment instrument outlet port being perpendicular to each rectangular ultrasonic transducer surface of the electronic scanning ultrasonic transmitting / receiving means. Furthermore, the electric scanning ultrasonic transmission / reception means can be divided into a plurality of rows by an axis parallel to the scanning direction, and can be selectively delayed with respect to the rectangular ultrasonic transducers in adjacent rows. An ultrasonic probe provided with a delay circuit
(Appendix 4-3)
A mechanical scanning ultrasonic transmission / reception means that mechanically scans ultrasonic waves transmitted from a single ultrasonic transducer and a treatment instrument such as a puncture needle can be derived at the distal end of the insertion portion that is inserted into a body cavity or the like. In the ultrasonic probe provided with the treatment instrument outlet,
The treatment instrument outlet is disposed so that the ultrasonic scanning surface by the mechanical scanning ultrasonic transmission / reception means and the central axis of the treatment instrument outlet are substantially the same, and the ultrasonic transducer is disposed on the scanning surface. An ultrasonic probe characterized in that it can be deflected in a deflecting direction.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a treatment instrument such as a puncture needle is curved, it is possible to irradiate the position of the treatment instrument with an ultrasonic beam and to prevent degradation of the resolution of the ultrasonic beam. The effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 to FIG. 5 relate to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of an ultrasonic probe.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a tip portion
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration for scanning an ultrasonic beam.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration for deflecting an ultrasonic beam
FIGS. 5A and 5B are operation explanatory views showing the operation when the puncture needle is curved, FIG. 5A is a front view of the tip portion viewed from the front, FIG. 5B is a right side view of FIG. Is a plan view of (A)
FIGS. 6 to 10 relate to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the overall configuration of an ultrasonic probe.
FIG. 7 is an explanatory view including a partial cross-sectional view showing the configuration of the tip portion.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of an ultrasonic transmission / reception unit
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an action when deflecting an ultrasonic beam.
10 is a cross-sectional view showing the action when deflecting an ultrasonic beam to the opposite side of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
1 ... Ultrasonic probe
2 ... Insertion section
5 ... Tip
9 ... Treatment tool outlet
10 ... Ultrasonic head
14 ... Ultrasonic transducer array
15 ... Ultrasonic element
21 ... Ultrasonic lens
22: Deflection control circuit
23 ... Electronic switch
24 ... Drive circuit
31 ... Deflection switch
32. Delay circuit
41 ... Puncture needle
51. Ultrasonic probe
52 ... Insertion section
57 ... Tip
61 ... Treatment instrument outlet
65 ... Ultrasonic head
71 ... Ultrasonic transceiver unit
72 ... Ultrasonic reflection mirror
74 ... Bevel gear
81. Ultrasonic transducer
83 ... Rotating shaft
84 ... support spring
85 ... Micro cylinder

Claims

An insertion part for insertion into a body cavity or the like;
A treatment instrument outlet that is provided at the distal end of the insertion section and from which a treatment instrument can be derived;
An ultrasonic transmission / reception head that transmits and receives an ultrasonic beam, disposed on the distal end side of the treatment instrument outlet at the distal end of the insertion portion;
An ultrasonic transducer array disposed on an opening surface of the ultrasonic transmission / reception head, wherein a plurality of ultrasonic transducer groups arranged in parallel in the insertion direction of the distal end portion of the insertion portion are parallel to the insertion direction. An ultrasonic transducer array arranged in three rows along an arbitrary axis;
Of the three rows in the ultrasonic transducer array, a first delay circuit having a first delay time can be connected to the ultrasonic transducer group in the center row, and two rows of ultrasonic transducers on both sides. By allowing a second delay circuit having a second delay time longer than the first delay time to be connected to the group, the ultrasonic transducer group in each of the three columns in the ultrasonic transducer array can be connected to the group. to control the delay time of the supplied drive signals, the direction of scanning range of the ultrasound beam, a deflection control means for enabling deflection while maintaining the beam width constant,
Comprising
The deflection control means includes a first mode in which the direction of the scanning range of the ultrasonic beam is not deflected by supplying a drive signal to the three rows of ultrasonic transducer groups without passing through any delay circuit. In addition, a drive signal is supplied to the ultrasonic transducer group in any column on both sides via the second delay circuit, and the first delay circuit is supplied to the ultrasonic transducer group in the central column. A drive signal is supplied via the second delay circuit, and a drive signal is sent without passing through the delay circuit to the ultrasonic transducer group in the column opposite to the column where the drive signal is supplied via the second delay circuit. By supplying, it is possible to control the direction of the scanning range of the ultrasonic beam to the second mode in which the beam width is kept constant while being deflected.
An ultrasonic probe characterized by that .

The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the treatment instrument outlet is formed on a central axis in the insertion direction of the ultrasonic transducer array .