JP4412993B2

JP4412993B2 - 超音波探触子

Info

Publication number: JP4412993B2
Application number: JP2003425352A
Authority: JP
Inventors: 雅彦門倉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-12-22
Also published as: WO2005060833A1; US8192365B2; JP2005177307A; US20090143682A1

Description

本発明は、超音波振動子を体腔内に挿入して、生体内に超音波を放出してエコー信号を受信する超音波探触子に関する。

従来から超音波探触子として様々なものが開発されてきた。従来の超音波探触子について図７及び図８を用いて説明する。図７は従来の超音波探触子の構成を示す図である。図８は図７に示す超音波探触子を矢印１０１方向から見た図である。図７に示すように、超音波探触子は、グリップ部１及び挿入部２から構成され、挿入部２はベース部３ａを含む先端部３を含む構成である。グリップ部１の内部には、モータ５と、モータ５によって揺動又は回転する駆動プーリ１０２とがあり、挿入部２の内部には、駆動プーリ１０２の揺動又は回転による動力を伝達するワイヤ８によって揺動プーリ７へ動力を伝達するワイヤ駆動機構１００と、ワイヤ８を介して伝達される駆動プーリ１０２の揺動又は回転による動力によって回転軸９を中心に揺動する揺動プーリ７と、揺動プーリ７の揺動によって動作する超音波振動子４とがある。また、超音波探触子は、図８に示すように、超音波振動子４の位置角度を検出する位置角度センサ１０３を有する。このような超音波探触子が下記の特許文献１に開示されている。
特開平１０―１７９５８８号公報（図３）

しかしながら、特許文献１に開示されている超音波探触子では、揺動時にワイヤ８が駆動プーリ１０２及び揺動プーリ７上を滑ることによって位置がずれるという問題があった。また、駆動プーリ１０２及び揺動プーリ７にワイヤ８を取り付けるときに超音波振動子４の揺動運動の原点位置角度を調整する機構が含まれていないため、揺動プーリ７の位置角度を検出する位置角度センサ１０３を設置しなければならないという問題があった。また、使用するワイヤ８が長くなるという問題もあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、揺動時にワイヤが駆動プーリ及び揺動プーリ上を滑ることによる位置のずれがなく、位置角度センサを用いずに超音波振動子の揺動運動の原点位置角度の調整を行いながらワイヤを容易に取り付けることができ、さらにワイヤの長さを短縮す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。

上記目的を達成するために、本発明によれば、揺動して超音波を放出する超音波振動子と、前記超音波振動子を揺動させる動力を生成するモータと、前記モータの回転軸に接続され、前記動力を伝達する第１の動力伝達手段と、前記第１の動力伝達手段に接続され、伝達される前記動力によって回動する駆動手段と、前記駆動手段の前記回動による前記動力を伝達するケーブル状の第２の動力伝達手段と、前記超音波振動子が取り付けられ、前記第２の動力伝達手段を介して伝達される前記駆動手段の前記回動による前記動力によって前記超音波振動子を揺動させる揺動手段と、外力により変形する部材で、内部で通じている複数の貫通する穴部を有し、前記第２の動力伝達手段の両端が、前記複数の貫通する前記穴部のうち１つの穴部から他の穴部へ通された状態で、圧力を加えられ、前記第２の動力伝達手段と一体化して固定され、前記固定された前記第２の動力伝達手段と共に前記揺動手段に固定される第１の固定手段と、前記第１の固定手段に固定されて輪状になった前記第２の動力伝達手段の固定された一端に対向する他端を前記駆動手段に固定させる第２の固定手段とを備える超音波探触子が提供される。この構成により、揺動時にケーブル状の第２の動力伝達手段であるワイヤが駆動手段である駆動プーリ及び揺動手段である揺動プーリ上を滑ることによる位置のずれがなく、位置角度センサを用いずに超音波振動子の揺動運動の原点位置角度の調整を行いながらワイヤを容易に取り付けることができ、さらにワイヤの長さを短縮することができ、さらにワイヤの揺動プーリからの浮き上がりや滑りを低減させることができる。

また、本発明の超音波探触子における前記第２の固定手段が、前記第２の動力伝達手段を前記駆動手段に固定させるネジであることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、超音波振動子の原点位置角度とモータの原点位置角度とを合わせて調整し、固定することができる。

また、本発明の超音波探触子における前記ネジが、前記ネジの締め付けによる前記第２の動力伝達手段の傷みを防ぐための板状部を有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ネジの締め付けによる第２の動力伝達手段であるワイヤの傷みを防ぎ、かつ強固に固定することができる。

本発明の超音波探触子は、上記構成を有し、揺動時にワイヤが駆動プーリ及び揺動プーリ上を滑ることによる位置のずれがなく、位置角度センサを用いずに超音波振動子の揺動運動の原点位置角度の調整を行いながらワイヤを容易に取り付けることができ、さらにワイヤの長さを短縮することができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子について図１から図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子における先端部内の構成を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子における揺動プーリへのワイヤの固定について説明するための図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子における駆動プーリへのワイヤの固定について説明するための図である。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子について図１を用いて説明する。図１に示すように、超音波探触子はグリップ部１、先端部３を含む挿入部２から構成されている。グリップ部１には、超音波振動子４を揺動させる動力を発生させるモータ５と超音波振動子４の位置角度を検出する際に用いられるエンコーダ５ａとが備えられている。先端部３を除いた挿入部２には、モータ５の動力を伝達するシャフト１０が備えられている。先端部３のベース部３ａ内には、シャフト１０に連結された駆動プーリ６、超音波振動子４の回転軸９に設置された揺動プーリ７、ワイヤ８を揺動プーリ７に連結する連結部１１、輪状にされたワイヤ８の揺動プーリ７に連結された端に対向する他端を駆動プーリ６に連結する位置角度調整部１２、駆動プーリ６の回転運動（以下、回動とも言う）を揺動プーリ７へ伝達する中間プーリ１３、１４、ワイヤ８の弛みを除去するテンション機構１５が備えられている。なお、この例では、揺動プーリ７に駆動プーリ６の動力を伝達する手段としてワイヤ８を用いているがこれに限られるものではなく、ケーブル状のものであってワイヤ８と同様の機能を有するものであれば実施可能である。

次に、図１において説明した本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子を構成する各構成要素の動作について図１及び図２を用いて説明する。操作者は、グリップ部１を保持し、挿入部２を体腔内に挿入する。電源が供給されたモータ５によりシャフト１０に連結された駆動プーリ６を回転運動させ、駆動プーリ６の回転運動をワイヤ８によって中間プーリ１３、１４を介して揺動プーリ７に伝達させ、超音波振動子４を回転軸９の回りに揺動運動させる。図２では中間プーリ１３、１４はそれぞれ１つしか現れていないが、それぞれ組となって構成されている。ワイヤ８は中間プーリ１３、１４に架けられている。中間プーリ１３、１４は２つに限られるものではなく、１つでも３つ以上であっても構わない。中間プーリ１４が取り付けられたテンション機構１５は、中間プーリ１４を矢印１６の方向に、例えばネジを締めるなどで引っ張ることにより、ワイヤ８の弛みを除去すると同時にテンションをかけることができる。テンション機構１５は、バネを有していてもよい。

超音波振動子４の位置角度は、モータ５にステッピングモータを使用すれば、ステッピングモータへのパルス入力数と、駆動プーリ６及び揺動プーリ７のプーリ直径比とにより検出することができる。また、エンコーダ５ａを有する場合は、エンコーダ５ａの検出角度と、駆動プーリ６及び揺動プーリ７のプーリ直径比とにより検出することができる。なお、本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子は、駆動プーリ６の軸方向と回転軸９の軸方向とは直交する場合のものである。

次に、ワイヤ８の取り付け、超音波振動子４及びモータ５の原点位置角度の調整について説明する。まず、超音波振動子４が取り付けられている揺動プーリ７の原点位置角度を決め、かつモータ５に接続されたシャフト１０が連結されている駆動プーリ６の原点位置角度を決める。次に、連結部１１によってワイヤ８を揺動プーリ７に取り付けて、ワイヤ８を中間プーリ１３、１４に渡して駆動プーリ６に架ける。次に、位置角度調整部１２によってワイヤ８を駆動プーリ６に固定する。これにより、揺動プーリ７及び駆動プーリ６の原点位置角度を合わせることができる。すなわち、超音波振動子４の原点位置角度とモータ５との原点位置角度とを合わせることができる。

これにより、ワイヤ８が駆動プーリ６及び揺動プーリ７に固定されているため、ワイヤ８が各プーリ上を滑らず位置のずれを低減させることができる。また、ワイヤ８を輪状にしているため、ワイヤ８を各プーリに架けるだけで取り付けられるため、プーリ間に容易に取り付けることができる。また、駆動プーリ６に設置されている位置角度調整部１２によって、超音波振動子４を回転軸９に取り付けた後でも超音波振動子４の原点位置角度の調整が可能となる。ここで、上述するワイヤ８の輪状とは、連続するひとつながりのワイヤ８の両端を連結部１１に取り付けた場合の輪状のみだけでなく、実質的に輪の形状をしている場合をも含むものを言う。すなわち、連続するひとつながりの１本のワイヤ８を２本に分割し、分割された２本のワイヤ８のそれぞれの両端を駆動プーリ６及び揺動プーリ７へ固定させることによって形成される輪の形状をも含むものである。

ここで、揺動プーリ７及び駆動プーリ６へのワイヤの固定について図３及び図４を用いて説明する。まず、揺動プーリ７へのワイヤ８の固定について説明する。図３（ａ）に示すように、ワイヤ８の両端が固定された連結部１１の固定側面１１ａを図３（ｂ）に示す揺動プーリ７のカット部１８に合わせ、図３（ｃ）に示すネジ１７などによって固定する。また、ワイヤ８の両端を連結部１１に固定する手段として、例えば接着剤や半田などが用いられる。また、ネジ１７の数量は２つに限られず、１つであっても３つ以上であっても構わない。このように、固定側面１１ａとカット部１８とを合わせて固定することによって、ワイヤ８を揺動プーリ７に密着して固定することができるため、ワイヤ８の揺動プーリ７からの浮き上がりや滑りを低減させることができる。

なお、図３（ｄ）に示すように揺動プーリ７の円周上にワイヤ８を架ける溝２００を設けることによって、図３（ｅ）に示すようにワイヤ８を溝２００に沿って固定することができ、より一層ワイヤ８の揺動プーリ７からの浮き上がりや滑りを低減させることができる。また、ここでは、連結部１１におけるワイヤ８の固定について説明したが、連結部１１に替えて位置角度調整部１２において同様のワイヤ８の固定を行っても構わない。

一方、駆動プーリ６へのワイヤ８の固定について図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すようにモータ５の原点位置角度を合わせた駆動プーリ６に対してワイヤ８を架け、図４（ｂ）に示すようにワイヤ８を板状部１９を介してネジ２０により押さえることによってワイヤ８を駆動プーリ６に固定する。なお、この例では、位置角度調整部１２はネジ式になっているが、これに限られるものではない。また、板状部１９は円形状になっているが、これに限られるものではなく他の形状であっても構わない。また、ネジ２０は１つに限られず、２つ以上あっても構わない。このようにネジ２０を締める構成により、超音波振動子４の原点位置角度とモータ５の原点位置角度とを合わせて調整し、固定することができる。

このように、本発明の第１の実施の形態によれば、揺動プーリ７にワイヤ８の両端を固定し、輪状にされたワイヤ８の他方を位置角度調整部１２において駆動プーリ６に固定することで、ワイヤ８のプーリ上での滑りによる位置のずれを低減させ、位置角度調整部１２において超音波振動子４の原点位置角度の調整を行いながらワイヤ８を容易にプーリ間に取り付けることができ、さらにワイヤ８の長さを短縮することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子について図５及び図６を用いて説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子における揺動プーリへのワイヤの固定について説明するための図である。図６は、図５と同様、本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子における揺動プーリへのワイヤの固定について説明するための図である。図５（ａ）に示すように、連結部１１は、外力により変形する部材であり、中央部及び側面部を貫通する穴部２１、２２を有している。図５（ｂ）に示すように、ワイヤ８は中央部の穴部２１から通され、通されたワイヤ８の両端部は穴部２２の上部及び下部へそれぞれ通される。図５（ｃ）に示すように、ワイヤ８が通された連結部１１は、矢印２３の向きに押圧されることにより穴部２２が潰されワイヤ８と一体化される。これによりワイヤ８は輪状になる。

このように、ワイヤ８を中央部の穴部２１だけでなく側面部の穴部２２に通すことにより、連結部１１内で押し潰されるワイヤ８の距離を増やすことができ、ワイヤ８の連結部１１からの滑り出しや抜け落ちを低減させることができる。また、穴部２１からワイヤ８が出る構成により、揺動プーリ７にワイヤ８を密着して固定することができ、ワイヤ８の揺動プーリ７からの浮き上がりや滑りを低減させることができる。なお、この例では連結部１１におけるワイヤ８の固定であるが、連結部１１に替えて位置角度調整部１２において同様のワイヤ８の固定を行っても構わない。

図６についても図５と同様に考えられる。図６が図５と相違する点は、図６（ａ）に示すように、連結部１１に設けられた穴部２２の数が２つになった点である。また、図６（ｂ）に示すように、穴部２１に通されたワイヤ８の両端部をそれぞれの穴部２２の上部及び下部に挿入している点も相違する点である。しかし、図６（ｃ）に示すように、連結部１１に矢印２４の向きに押圧を加える点は図５と同様であり、効果も同様である。このように、本発明の第２の実施の形態によれば、ワイヤ８の連結部１１における滑り出しや抜け落ちを低減させることができる。

本発明に係る超音波探触子は、揺動時にワイヤが駆動プーリ及び揺動プーリ上を滑ることによる位置のずれがなく、位置角度センサを用いずに超音波振動子の揺動運動の原点位置角度の調整を行いながらワイヤを容易に取り付けることができ、さらにワイヤの長さを短縮することができるため、超音波振動子を体腔内に挿入して、生体内に超音波を放出してエコー信号を受信する超音波探触子などに有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す概略図本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子における先端部内の構成を示す概略図本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子における揺動プーリへのワイヤの固定について説明するための概略図（ａ）連結部の固定側面に固定されたワイヤを示す図（ｂ）揺動プーリのカット部を示す図（ｃ）揺動プーリのカット部に固定側面にワイヤが固定された連結部を合わせたものを示す図（ｄ）揺動プーリの円周上に設けられたワイヤを架ける溝を示す図（ｅ）ワイヤを架ける溝を有する揺動プーリのカット部に固定側面にワイヤが固定された連結部を合わせたものを示す図本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子における駆動プーリへのワイヤの固定について説明するための概略図（ａ）駆動プーリにワイヤを架けたものを示す図（ｂ）板状部を介してネジにより押さえることによってワイヤが固定された駆動プーリを示す図本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子における揺動プーリへのワイヤの固定について説明するための概略図（ａ）中央部及び側面部を貫通する穴部を有している連結部を示す図（ｂ）ワイヤが中央部の穴部から通され、通されたワイヤの両端部が穴部の上部及び下部へそれぞれ通された連結部を示す図（ｃ）押圧されることにより穴部が潰されワイヤと一体化された連結部を示す図本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子における揺動プーリへのワイヤの固定について説明するための概略図（ａ）穴部の数が３つになった連結部を示す図（ｂ）穴部に通されたワイヤの両端部がそれぞれの穴部の上部及び下部に挿入された連結部を示す図（ｃ）押圧されることにより穴部が潰されワイヤと一体化された連結部を示す図従来の超音波探触子の構成を示す概略図従来の超音波探触子における先端部内の構成を示す概略図

符号の説明

１グリップ部
２挿入部
３先端部
３ａベース部
４超音波振動子
５モータ
５ａエンコーダ
６駆動プーリ（駆動手段）
７揺動プーリ（揺動手段）
８ワイヤ（第２の動力伝達手段）
９回転軸
１０シャフト（第１の動力伝達手段）
１１連結部（第１の固定手段）
１１ａ固定側面
１２位置角度調整部（第２の固定手段）
１３、１４中間プーリ
１５テンション機構
１６、２３、２４、１０１矢印
１７、２０ネジ
１８カット部
１９板状部
２１、２２穴部
１００ワイヤ駆動機構
１０２駆動プーリ
１０３位置角度センサ
２００溝

Claims

揺動して超音波を放出する超音波振動子と、
前記超音波振動子を揺動させる動力を生成するモータと、
前記モータの回転軸に接続され、前記動力を伝達する第１の動力伝達手段と、
前記第１の動力伝達手段に接続され、伝達される前記動力によって回動する駆動手段と、
前記駆動手段の前記回動による前記動力を伝達するケーブル状の第２の動力伝達手段と、
前記超音波振動子が取り付けられ、前記第２の動力伝達手段を介して伝達される前記駆動手段の前記回動による前記動力によって前記超音波振動子を揺動させる揺動手段と、
外力により変形する部材で、内部で通じている複数の貫通する穴部を有し、前記第２の動力伝達手段の両端が、前記複数の貫通する前記穴部のうち１つの穴部から他の穴部へ通された状態で、圧力を加えられ、前記第２の動力伝達手段と一体化して固定され、前記固定された前記第２の動力伝達手段と共に前記揺動手段に固定される第１の固定手段と、
前記第１の固定手段に固定されて輪状になった前記第２の動力伝達手段の固定された一端に対向する他端を前記駆動手段に固定させる第２の固定手段とを、
備える超音波探触子。
前記第２の固定手段は、前記第２の動力伝達手段を前記駆動手段に固定させるネジである請求項１に記載の超音波探触子。
前記ネジは、前記ネジの締め付けによる前記第２の動力伝達手段の傷みを防ぐための板状部を有する請求項２に記載の超音波探触子。