JP5401541B2 - 超音波探触子とこれを用いた超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断、治療などの医療分野で利用される超音波探触子、特に超音波振動子を機械的に揺動させる機能を備えた超音波探触子と、これを用いた超音波診断装置に関する。

超音波の送受信面がコンベックス形状（凸形状）をなすように配列された複数の圧電振動子によって構成された超音波探触子が従来知られている（例えば、特許文献１参照）。この超音波探触子は、圧電振動子の配列方向（電子走査方向）に行われる電子走査と、電子走査方向と異なる方向に移動または揺動させる機械走査とによって、複数の断層画像の取得や三次元画像の構築を行うことができる。

図７は、このような超音波探触子１０１の構造を示す斜視図である。超音波振動子体１０３は、コンベックス形状（凸形状）をなすように配列された図示しない複数の圧電振動子を有し、超音波の送受信を行う。揺動軸１０４は、超音波振動子体１０３に固定され、図示しない支持体に揺動自在に支持されている。揺動軸１０４は、揺動軸プーリ１０５に挿入されており、揺動軸プーリ１０５はプーリ締結ねじ１１３によって揺動軸１０４に固定されている。また、出力軸プーリ１０８には駆動源であるモータ１０６の出力軸１０７が挿入されており、出力軸プーリ１０８はプーリ締結ねじ１１４によって出力軸１０７に固定されている。揺動軸プーリ１０５と出力軸プーリ１０８との間には、ベルト１０９が巻回されている。

モータ１０６が正逆に回動する回転運動が、出力軸プーリ１０８、ベルト１０９、揺動軸プーリ１０５の順に伝動されて、超音波振動子体１０３が揺動軸１０４を中心に揺動する。この動作によって、揺動軸１０４を中心とする超音波振動子体１０３の揺動による機械走査を行うことができる。したがって、超音波振動子体１０３を構成する複数の圧電振動子配列による電子走査と合わせることにより、図示しない被検体の任意の断層画像の取得や三次元画像の構築を行うことができる。

特開２００６−３２０４７６号公報

機械走査時において、出力軸１０７が正逆に回動すると、出力軸プーリ１０８が回動し、ベルトが出力軸プーリ１０８の回動に合わせて、前進後退を頻繁に繰り返すことになる。

従来のベルト１０９は同一素材であって同一幅、同一厚みのベルトであるため、揺動軸プーリ１０５と出力軸プーリ１０８とを境として区分されたベルト１０９の２つの領域部におけるそれぞれの固有振動数が同一となる。この構成では、揺動周期に起因するベルト１０９の引っ張りと弛みにより、ベルト１０９に共振現象が発生する可能性がある。共振現象が発生すると、揺動動作が不安定になり、さらに、プローブの振動が大きくなり、信頼性の高い超音波画像を撮影することが困難になる。

また、超音波探触子は、操作者が手に持って操作するものであることから、小型かつ軽量にすることが要求される。揺動軸プーリ１０５は、揺動軸１０４に、出力軸プーリ１０８は出力軸１０７に、それぞれプーリ締結ねじ１１３、１１４で固定されている。すなわち、プーリ締結ねじ１１３、１１４を取り付ける場所を確保するために揺動軸プーリ１０５、出力軸プーリ１０８ともにベルト１０９の幅よりもプーリ１０５、１０８の幅を広くする必要がある。超音波探触子を小型かつ軽量にするためには、プーリ１０５、１０８の幅はベルト１０９の幅と概等しいことが望まれる。

しかしながら、ベルト１０９の幅とプーリ１０５、１０８の幅を概等しくすると、プーリ締結ねじ１１３、１１４とベルト１０９とが接触することになる。なべ小ねじ等ねじ頭がプーリ周面よりも突出してしまうねじをプーリ締結ねじ１１３、１１４として用いた場合には、プーリ締結ねじ１１３、１１４上にベルト１０９が乗り上げてしまうため、超音波振動子体１０３が正確な揺動動作を行うことが困難である。

一方、皿小ねじや六角穴付き止めねじ等ねじ頭がプーリ周面から突出しないねじをプーリ締結ねじ１１３、１１４として用いた場合には、ベルト１０９がねじに乗り上げることはない。しかし、ねじ穴の上にベルト１０９が位置する状態となり、ベルト１０９がねじ穴のエッジに繰り返し摺接することで、ベルト１０９が損傷し、場合によっては破断してしまう可能性もある。プーリ締結ねじ１１３、１１４を使用せず、例えば圧入や接着固定などで、軸とプーリを固定する方法もあるが、軸とプーリの分解性が劣り、調整や修理などに支障をきたしてしまう。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、ベルトの共振現象の発生が抑制されて安定した揺動動作を行うことが可能な超音波探触子およびその超音波探触子を用いた超音波診断装置を提供することを目的とする。

さらに、超音波探触子において、プーリの幅をベルトの幅と等しい大きさまで小型化可能とすることを目的とする。

さらに、上記目的を達成しつつ、軸とプーリとの分解性を維持することを可能にすることを目的とする。

本発明の第１の超音波探触子は、上記従来の課題を解決するために、超音波を送受信する超音波振動子体と、前記超音波振動子体と一体に取り付けられた揺動軸と、前記揺動軸に設けられた揺動軸プーリと、出力軸を有するモータと、前記出力軸に設けられた出力軸プーリと、前記揺動軸プーリと前記出力軸プーリとの間に巻回されたベルトと、前記ベルトを前記揺動プーリ及び出力軸プーリに固定する複数のベルト固定ねじとを備え、前記ベルトは、前記ベルト固定ねじを境として２つの領域部に区分され、それぞれの前記領域部の固有振動数が異なることを特徴とする。

このように、ベルトにおける２つの領域部の固有振動数を異ならせた構成により、ベルトが共振状態となることを抑制することができ、超音波探触子の信頼性を向上、特に超音波画像の画質を向上させることができる。

また、第２の超音波探触子は、上記従来の課題を解決するために、超音波を送受信する超音波振動子体と、前記超音波振動子体と一体に取り付けられた揺動軸と、前記揺動軸に設けられた揺動軸プーリと、出力軸を有するモータと、前記出力軸に設けられた出力軸プーリと、回転可能に設けられた中間軸と、前記中間軸に設けられた第１及び第２中間軸プーリと、前記揺動軸プーリと前記第１中間軸プーリとの間に巻回された第１ベルトと、前記第２中間軸プーリと前記出力軸プーリとの間に巻回された第２ベルトと、前記第１及び第２ベルトを前記各プーリに固定する複数の締結ねじとを備え、前記第１及び第２ベルトは、それぞれ前記締結ねじを境として２つの領域部に区分され、それぞれの領域部の固有振動数が異なることを特徴とする。

このように、ベルトにおける２つの領域部の固有振動数を異ならせた構成により、ベルトが共振状態となることを抑制することができ、超音波探触子の信頼性を向上させ、特に超音波画像の画質を向上させることができる。

また、第１および第２の超音波探触子において、前記ベルトは、前記２つの領域部の素材重量が異なることで前記固有振動数が異なっている構成にすることができる。

また、前記各プーリを前記各プーリが取り付けられている軸に固定するプーリ締結ねじを有し、前記プーリ締結ねじは、ねじ穴内に完全に挿入され、前記プーリ締結ねじ上に前記ねじ穴を塞ぐようにねじ穴充填部が配置された構成にすることができる。この構成のように、ねじ穴のエッジとベルトが接触することによるベルトの損傷を防ぐことができる。

また、前記ベルトは、前記２つの領域部の一方に抜き穴が形成されることにより前記固有振動数が異なっている構成にすることもできる。

また、前記抜き穴に、前記もう一方の領域部が通って、クロスベルト形状となっている構成にすることができる。この構成により、ベルトとプーリとの接触面積が増加し、プーリとベルトとの駆動力を確実に伝達することができ、揺動動作をより安定して行うことができる。

また、前記各プーリが回動した時に前記抜き穴が位置する前記プーリ部分に、前記各プーリを前記各プーリが取り付けられている軸に固定するプーリ締結ねじを有する構成にすることができる。この構成により、プーリ締結ねじとベルトとの接触を無くすことができ、ベルトが損傷することを防ぐことができる。

また、前記プーリ締結ねじは、ねじ穴内に完全に挿入され、前記プーリ締結ねじ上に前記ねじ穴を塞ぐようにねじ穴充填部が配置された構成にすることができる。この構成のように、ねじ穴のエッジとベルトが接触することによるベルトの損傷を防ぐことができる。

前記ベルト固定ねじのねじ穴の奥には、前記各プーリを前記各プーリが取り付けられている軸に固定するプーリ締結ねじが挿入されている構成にすることができる。この構成により、新たにねじ穴を設けずにプーリを軸に固定することができるため、プーリの軸への固定を確実なものとすることができる。

前記各プーリの幅と前記ベルトの幅が等しい構成にすることができる。この構成により、超音波探触子を小型軽量化することができる。

本発明の超音波診断装置は、上記従来の課題を解決するために、上記の超音波探触子と、前記超音波探触子と電気的に接続された超音波診断装置本体とを備えたことを特徴とする。この構成により、上記の超音波探触子の効果を有し、効率良く良好な超音波診断画像を取得することができる。

本発明によれば、ベルト締結ねじ部分を境として区分される２つの領域の固有振動数を異ならせることにより、共振現象の発生を抑え、安定した動作を確保し、信頼性が高い超音波探触子およびその超音波探触子を用いた超音波診断装置を提供することができる。

さらに、プーリの幅とベルトの幅とを等しくすることにより、超音波探触子を小型化することができる。

また、プーリとベルトとをねじ止めすることにより、プーリとベルトとの分解性を維持することができる。

本発明の実施の形態１に係る超音波探触子の要部構成を示す斜視図 本実施の形態に係る超音波探触子の伝動機構の構成を示す斜視図 図２Ａに示された伝動機構の断面図 本発明の実施の形態２に係る伝動機構の構成を示す斜視図 図３Ａに示された伝動機構の別の向きからの斜視図 本発明の実施の形態３に係る超音波探触子の要部構成を示す斜視図 本発明の実施の形態４に係る超音波探触子の伝動機構の構成を示す斜視図 図５Ａに示された伝動機構の断面図 本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置の構成を示す概略図 従来の超音波探触子の構成を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態に係る超音波探触子および超音波診断装置について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波探触子１の内部の要部構成を示す斜視図である。超音波振動子体３は、送受信面がコンベックス形状となるよう配列された複数の圧電振動子（図示せず）で構成され、被検体に対して超音波を送信し、被検体からの反射波を受信する。揺動軸４は、超音波振動子体３の超音波送受信面の反対側に、超音波振動子体３と一体に結合され、図示しない支持体に揺動自在に支持されている。

伝動機構２は、揺動軸４、揺動軸プーリ５、出力軸７、出力軸プーリ８およびベルト９により構成され、モータ６の駆動力を伝達して、超音波振動子体３を揺動させる。ベルト９には、部分的に抜き穴１０が形成されている。揺動軸プーリ５には揺動軸４が挿入され、揺動軸プーリ５はプーリ締結ねじ１３によって揺動軸４に固定されている。

駆動源としてのモータ６は、回転軸である出力軸７を有し、図示しない支持体に固定されている。出力軸７は出力軸プーリ８に挿入され、出力軸プーリ８はプーリ締結ねじ１４によって出力軸７に固定されている。

ベルト９は、揺動軸プーリ５と出力軸プーリ８との間に巻回されている。ベルト９は、揺動軸側のベルト固定ねじ１１によって揺動軸プーリ５に固定され、出力軸側のベルト固定ねじ１２によって出力軸プーリ８に固定されている。ベルト９の幅は、揺動軸プーリ５及び出力軸プーリ８の幅と概等しい。揺動軸プーリ５及び出力軸プーリ８のエッジがベルト９に接触しないようにベルト９の幅より揺動軸プーリ５及び出力軸プーリ８の幅の方がわずかに広いことが好ましい。

以上のように構成された超音波探触子においては、モータ６が駆動することにより、出力軸７が回転し、その回転が出力軸プーリ８、ベルト９、揺動軸プーリ５、揺動軸４に伝達される。揺動軸４の回転に伴い、揺動軸４と一体に結合された超音波振動子体３が揺動し、適切な位置において超音波の送受信が行われる。以上のことがくり返されて機械走査が行われる。

次に、超音波探触子の揺動軸４、出力軸７、揺動軸プーリ５、出力軸プーリ８、ベルト９からなる伝動機構２についてより詳細に説明する。図２Ａは、本実施の形態に係る超音波探触子の伝動機構の構成を示す斜視図であり、図２Ｂは図２Ａの伝動機構２の断面図である。

ベルト９は、例えばステンレスのような金属の薄板材で形成されている。ベルト９に例えばゴムなどの柔軟な材料を用いることもできる。しかし、この場合は、ベルト９の伸縮により超音波振動子体３の揺動速度や揺動角度にばらつきが生じるおそれがある。したがって、揺動速度や揺動角度のばらつきを抑え、正確に揺動させるために、ベルト９は、ステンレスなどの金属製のものであることが好ましい。

ベルト９は、揺動軸側のベルト固定ねじ１１によって揺動軸プーリ５に固定され、出力軸側のベルト固定ねじ１２によって出力軸プーリ８に固定されている。ベルト９は、図２Ｂに示すように、ベルト固定ねじ１１とベルト固定ねじ１２の取付け部分（箇所）を境として、左右２つの領域（第１領域部１７、第２領域部１８）に区分されている。ベルト９における第１領域部１７と第２領域部１８とでは、固有振動数が異なるように構成されている。本実施の形態では、第１領域部１７に抜き穴１０を設けることで、第１領域部１７を第２領域部１８より軽くすることにより、固有振動数に差を設けている。この構成により、ベルト９が前進後退した際に、共振状態となることを抑制することができる。

プーリ締結ねじ１３、１４は、例えば六角穴付き止めねじなどねじ頭が無く、ねじ穴内部に納まるようなねじ種、ねじの長さのものである。揺動軸プーリ５は、揺動軸４に２つのプーリ締結ねじ１３ａ、１３ｂで固定されている。また、出力軸プーリ８は、出力軸７に２つのプーリ締結ねじ１４ａ、１４ｂで固定されている。

伝動機構としては、出力軸７に加わる駆動力を、揺動軸４に確実に伝えることが必要である。出力軸プーリ８の出力軸７への固定が不十分であれば、駆動力をベルト９に十分伝えることができない。また、ベルト９に伝えられた駆動力を揺動軸４に十分伝えるためには、揺動軸プーリ５の揺動軸４への固定が確実でなければならない。従って、プーリを軸に固定するプーリ締結ねじ１３、１４は１箇所ではなく、複数箇所に設けることが好ましい。本実施の形態では、各プーリは、それぞれ２つのプーリ締結ねじ１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂより軸に固定されている。

超音波探触子は、操作者が手に持って使用し、あるいは被検体の体腔内に挿入されるものであるため、小型、軽量であることが好ましい。超音波探触子の小型軽量化を図るために、ベルト９と揺動軸プーリ５及び出力軸プーリ８とは、幅が概等しくなるように形成されている。従って、各プーリと各軸を固定するプーリ締結ねじ１３、１４のねじ穴１５、１６の位置は、各プーリの周面上、すなわちベルト９と重なる位置に設けられることになる。

揺動軸プーリ５を揺動軸４に固定するプーリ締結ねじ１３ａ、１３ｂのうち、一方のプーリ締結ねじ１３ｂは、そのねじ穴１５ｂを、ベルト９を揺動軸プーリ５に固定するベルト固定ねじ１１とで共用している。すなわち、ねじ穴１５ｂには、プーリ締結ねじ１３ｂがねじ穴深くまで挿入され、その上部からねじ穴表面に至る位置にベルト固定ねじ１１が挿入されている。同様に、出力軸プーリ８を出力軸７に固定するプーリ締結ねじ１４ａ、１４ｂのうち、一方のプーリ締結ねじ１４ｂは、そのねじ穴１６ｂを、ベルト９を出力軸プーリ８に固定するベルト固定ねじ１２と共用している。

このようにねじ穴１５ｂ、１６ｂがベルト９と重なるプーリの周面上にあっても、プーリ締結ねじ１３ｂ、１４ｂとベルト９とが接触しないため、ベルト９に損傷等与えることなく、安定した揺動動作が可能となる。また、ねじ穴１５ｂ、１６ｂにベルト固定ねじ１１、１２がベルト９を固定して挿入されているため、ベルト９がねじ穴のエッジに繰り返し摺接して損傷することが防がれ、安定した揺動動作が可能となる。

また、揺動軸プーリ５において、ベルト９の抜き穴１０に対応する部分に、ベルト固定ねじ１１とプーリ締結ねじ１３ｂとで共用されたねじ穴１５ｂとは別のねじ穴１５ａが形成されている。このねじ穴１５ａには、揺動軸プーリ５を揺動軸４に固定するプーリ締結ねじ１３ａが挿入されている。同様に、出力軸プーリ８において、ベルト９の抜き穴１０と対応する部分に、ベルト固定ねじ１２とプーリ締結ねじ１４ｂとで共用されたねじ穴１６ｂとは別のねじ穴１６ａが形成されている。このねじ穴１６ａには、出力プーリ８を出力軸７に固定するプーリ締結ねじ１４ａが挿入されている。

この構成により、ベルト９にプーリ締結ねじ１３ａ、１４ａおよびねじ穴１５ａ、１６ａが接触することを防ぐことができる。したがって、ベルト９の損傷等の発生を抑えることができる。この点でも安定した揺動動作が可能となり、取得したデータおよびこのデータを処理した超音波画像も信頼性の高いものとなる。

特に金属製のベルト９を用いた本実施の形態では、ゴム等柔軟性のある材料を用いたベルト９の場合と比較して、ベルト９とプーリ締結ねじ１３、１４部分との重なりによるベルト９のダメージが大きくなる可能性が高くなる。したがって、ベルト９が、プーリ締結ねじ１３ａ、１４ａおよびねじ穴１５ａ、１６ａと接触することを防ぐことができることは効果的である。

なお、プーリ締結ねじ１３ａ、１４ａのねじ種として、六角穴付き止めねじなど、ねじ頭が無くねじ穴内部に納まるようなねじ種を用いる場合について説明した。しかし、本発明はこの例に限定されず、例えばベルト固定ねじ１１、１２とねじ穴を共用していないプーリ締結ねじ１３ａ、１４ａについては、ねじ種を限定する必要はない。したがって、例えば、なべ小ねじのようなねじ頭が突出するようなねじであっても、ベルト９に設ける抜き穴１０の大きさをねじ頭にベルト９が接触しない大きさにすることによって、ベルト９が損傷することを防ぐ効果が得られる。

また、ベルト９に長穴形状の抜き穴１０を一つ設ける場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、ねじ穴１５ａ、１６ａの位置に合わせて２つの抜き穴１０を設けてもよく、抜き穴１０の形状や個数が異なっても、第１領域部１７と第２領域部１８とで、固有振動数に差を設けることができれば、本発明を逸脱するものではない。

また、揺動軸プーリ５を揺動軸４に固定、あるいは出力軸プーリ８を出力軸７に固定する場合にプーリ締結ねじ１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを２つ用いる場合について説明したが、２つ以上であっても構わない。この場合には、プーリ締結ねじ１３ａ、１４ａとベルト９が接触しないように、プーリ締結ねじ１３ａ、１４ａの箇所に合わせてベルト９の抜き穴１０の形状や大きさや数を適宜変更することで、上記構成と同様の効果が得られる。

以上のように、本実施の形態に係る超音波探触子は、共振現象の発生を抑制することができ、安定した揺動動作を確保することができる。また、プーリの幅とベルトの幅を概等しい構成にすることができるため、超音波探触子を小型軽量化することができる。さらに、ベルト９を揺動軸プーリ５、出力軸プーリ７にそれぞれベルト固定ねじ１１、１２により固定し、揺動軸プーリ５を揺動軸４に出力軸プーリ８を出力軸プーリ７にそれぞれプーリ締結ねじ１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂで固定することにより、軸とプーリとを分解することができ、調整や修理を容易に行うことができる。

（実施の形態２）
図３Ａは、本発明の実施の形態２に係る超音波探触子の伝動機構２ｂの構成を示す斜視図であり、図３Ｂは伝動機構２ｂの別の向きからの斜視図である。なお、伝動機構以外の超音波探触子の構成は実施の形態１と同様であり、同様の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。

揺動軸プーリ５ｂは、揺動軸プーリ径が出力軸プーリ径より大きくなるように形成されている。揺動軸プーリ径をａ、出力軸プーリ径をｂとすると、出力軸プーリ８ｂに加えられたトルクＴｉに対して揺動軸プーリ５ｂに発生するトルクＴｏは、
Ｔｏ＝（ａ／ｂ）・Ｔｉ・・・（式１）
となる。この構成により、図示しない超音波振動子体を揺動するトルクを増大させることができる。したがって、モータ６として駆動力が小さい小型モータを使用することが可能となるため、超音波探触子をさらに小型軽量化を図ることができる。

ベルト９ｂの両端は揺動軸プーリ５ｂにベルト固定ねじ１１で固定され、ベルト９ｂの中央付近は出力軸プーリ８ｂにベルト固定ねじ１２で固定されている。ベルト９ｂを揺動軸プーリ５ｂに固定したベルト固定ねじ１１の片方と、ベルト９ｂを出力軸プーリ８ｂに固定するベルト固定ねじ１２は、それぞれプーリ締結ねじ１３ｂ（図示せず）のねじ穴１５ｂを共用していることは実施の形態１と同様である。

ベルト９ｂは、それぞれ揺動軸プーリ５ｂと出力軸プーリ８ｂとに接続された第１領域部１７ｂと第２領域部１８ｂとで構成されている。第１領域部１７ｂには、抜き穴１０が形成されている。第２領域部１８ｂは、抜き穴１０の幅よりも細く形成され、抜き穴１０を通るように配置されている。すなわち、第１領域部１７ｂと第２領域部１８ｂとはクロスベルト形状となっている。第１領域部１７ｂと第２領域部１８ｂとは、素材重量が異なっており、そのため固有振動数が異なっている。

ベルト９ｂが、例えば超音波振動子体３の揺動動作時に掛かる応力に対して伸びを抑えるためステンレスからなる金属製の薄板材で構成されている場合、例えばクロロプレンゴムやウレタンゴムなどのゴム材で構成されているベルトのような柔軟性がないため、ベルトを捻ってクロスベルト形状とすることは困難である。しかし、抜き穴１０を利用し、抜き穴１０にベルト９ｂの片端を通すことで、例えばステンレスからなる金属製の薄板材で構成されたベルト９ｂであっても容易にクロスベルト形状を実現でき、プーリに対するクロスベルト形状を容易に実現することが可能となる。

クロスベルト形状にすることにより、各プーリに対するベルト９ｂの接触面積（接触角度）が大きくなり、接触摩擦領域を実施の形態１の場合よりも大きくすることができる。このため、前進後退を繰り返すベルト９ｂにより行われる超音波振動子体３の揺動動作をより安定して行うことができる。

以上のように、本実施の形態に係る超音波探触子は、実施の形態１に係る超音波探触子と同様の効果を有する。また、モータ６を小型化することができるため、超音波探触子をさらに小型軽量化することができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る超音波探触子１ｃの内部の要部構成を示す側面図である。なお、伝動機構以外の超音波探触子の構成は実施の形態１と同様であり、同様の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態に係る伝動機構２ｃは、中間軸１９を介して２組のプーリによってモータの駆動力が揺動軸４に伝動される構成である。

中間軸１９は、揺動軸４と出力軸７との間に位置し、図示しない支持体に揺動自在に支持されている。中間軸１９は、第１中間軸プーリ２０に挿入されており、プーリ締結ねじ２２によって第１中間軸プーリ２０は中間軸１９に固定されている。ベルト２１は、揺動軸プーリ５ｂと第１中間軸プーリ２０との間に巻回されている。第１中間軸プーリ２０は、揺動軸プーリ５ｂよりもプーリ径が小さくなるように形成されている。

また、中間軸１９は、第２中間軸プーリ２４に挿入されており、プーリ締結ねじ２７によって第２中間軸プーリ２４は中間軸１９に固定されている。ベルト２５は、第２中間軸プーリ２４と出力軸プーリ８ｂとの間に巻回されている。第２中間軸プーリ２４は、出力軸プーリ８ｂよりもプーリ径が大きくなるように形成されている。

モータ６の駆動トルクは、実施の形態２の式１で示したように、第２中間軸プーリ２４の径が出力軸プーリ８ｂの径より大きいことにより回転トルクが増大する。さらに、揺動軸プーリ５ｂの径が第１中間軸プーリ２０より大きいことにより回転トルクが増大する。すなわち、２段階で回転トルクを増大させることができ、超音波振動子体３を揺動するトルクを増大させることができる。

この構成により、１段階でトルクを増大させる実施の形態２に係る伝動機構２ｂと比べて、各段階でプーリ径の大きさの差を小さくすることができるため、プーリ径そのものを小さくすることができる。したがって、プーリを小型化することができ、モータ６の小型化と合わせて小型で操作性の良い超音波探触子となる。

中間軸１９には、第１中間軸プーリ２０と第２中間軸プーリ２４の二つの中間軸プーリが取り付けられている。第１中間軸プーリ２０と第２中間軸プーリ２４の相互の回転方向の位置関係は、決められた所定の関係である必要がある。２つの中間軸プーリの回転方向の位置が所定の関係からずれて取り付けられると、ベルト固定ねじ２３、２７の位置がずれることになる。ベルト固定ねじ２３、２７の位置がずれると、揺動動作時にベルト２１、２５の撓みを引き起こすことになる。その結果、超音波振動子体３の揺動角度がずれる。

中間軸１９に、第１中間軸プーリ２０と第２中間軸プーリ２４を固定するためには、例えばプーリに中間軸を圧入あるいは接着する方法と、プーリと中間軸とをねじ止めする方法がある。中間軸１９に対して第１中間軸プーリ２０及び第２中間軸プーリ２４を圧入あるいは接着などの固定方法で固定する場合、中間軸１９における第１中間軸プーリ２０と第２中間軸プーリ２４との相互の回転方向の位置関係を制御することは困難である。一方、図４に示すように中間軸プーリ２０、２４をプーリ締結ねじ２２、２６で固定する場合、例えばプーリ締結ねじ２２、２６と中間軸１９が接する位置に、予めＤカットを施しておくことによって、中間軸プーリ２０、２４の回転方向の位置を規制でき、位置ずれ制御を容易に実現することができる。

中間軸１９に中間軸プーリ２０、２４をプーリ締結ねじ２２、２６により固定する場合には、ベルト２１、２５とプーリ締結ねじ２２、２６が接触することによるベルト２１、２５のダメージを抑制する必要がある。しかし、ベルト２１、２５として、実施の形態１、２におけるベルト９、９ｂを用いることにより、ベルトとプーリ締結ねじの接触を防ぎ、ベルトのダメージを抑制することができる。同時にモータの回転運動によるベルトの共振状態を避けることができる。

なお、中間軸１９と中間軸プーリ２０、２４との間をプーリ締結ねじで固定することについて説明したが、揺動軸４と揺動軸プーリ５ｂ、出力軸７と出力軸プーリ８ｂとがプーリ締結ねじにより固定されていることは実施の形態１、２と同様である。

以上のように、本実施の形態に係る超音波探触子は、２組の伝動機構を有し、伝動経路上でモータの出力軸から見て遠い側のプーリの径が、近い側のプーリの径より大きいプーリの組み合わせが少なくとも一組あることを特徴とする。この構成により、プーリと軸を締結ねじで固定する構成を有し、ベルトの共振状態を防ぎ、超音波探触子を小型にすることができる。

なお、本実施の形態では、中間軸１９が１本の場合について説明した。しかし、本発明はこの例に限定されず、中間軸１９が２本以上であっても、プーリとベルトの組み合わせによる伝動機構が増えるだけであり、超音波探触子の操作性を損なわなければよい。

（実施の形態４）
図５Ａは、本発明の実施の形態４に係る超音波探触子の伝動機構２ｄの構成を示す斜視図であり、図５Ｂは図５Ａに示す伝動機構２ｄの断面図である。なお、本実施の形態に係る超音波探触子は、実施の形態１における超音波探触子に比べて、ねじ穴１５ａ、１５ｂにねじ穴充填部２８、２９が配置されて点が異なる。本実施の形態における超音波探触子において、実施の形態１における超音波探触子と同一の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。

ねじ穴充填部２８、２９は、プーリ締結ねじ１３ａ、１４ａを取り付けた後にプーリ周面まで残ったねじ穴１５ａ、１６ａの空間に埋め込まれたものである。ねじ穴充填部２８、２９としては、例えばゴムや樹脂などの柔軟な材質からなる栓状部材を嵌め込んだもの、同じくゴムや樹脂などの材料を直接ねじ穴に流し込んで硬化させたものがある。ねじ穴充填部２８、２９の表面は、プーリの周面と概同一面形状となるよう、後加工等で整えられている。

このように、ねじ穴充填部２８、２９がねじ穴１５ａ、１６ａを埋めることによって、その上にベルト９ｄが重なり摺接するようなことがあっても、ベルト９ｄに負荷や損傷を与えるようなことはなく、安定した揺動動作を可能にすることができる。

なお、本実施の形態において、ベルト９ｄは、実施の形態１におけるベルト９のような抜き穴を設ける必要はない。ただし、ベルト９ｄの２つの領域で固有振動数を異ならせることは当然必要であり、抜き穴を設けてもよい。また、ベルト９ｄに抜き穴を設けずに、部分的に素材の厚さを変える、あるいはめっきを施す、別部品を溶着・接着するなどして密度・重量が異なった構造にしてもよい。

なお、本実施の形態におけるねじ穴にねじ穴充填部を設ける構造を上記他の実施の形態にも適用することができ、また図４の中間軸プーリにも適用することもできる。

（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置３１の構成を示す概略図である。超音波診断装置３１は、超音波診断装置本体３２と、超音波診断装置本体３２に電気的に接続された超音波探触子１とを備えている。

次に、超音波診断装置３１の動作について説明する。まず、操作者が、超音波探触子１の超音波送受信面を図示しない被検者の体表面に接触させる。次に、超音波診断装置本体３２から超音波探触子１に電気信号（駆動信号）を送信する。駆動信号は、超音波探触子１内の圧電振動子において超音波に変換されて、図示しない被検者に送波される。この超音波は図示しない被検者の体内で反射され、反射波の一部が超音波探触子１内の圧電振動子で受波され、電気信号（受信信号）に変換される。変換された電気信号は超音波診断装置本体３２に入力され、超音波診断装置本体３２において信号処理され、例えば断層画像としてＣＲＴなどの表示装置に出力される。

上述した超音波診断装置において、超音波探触子１としては、実施の形態１〜４で説明した超音波探触子が使用される。このような超音波診断装置によれば、実施の形態１〜４で示した超音波探触子の効果が得られ、効率良く最良な超音波診断画像を取得することが可能である。

なお、実施の形態１〜４において、複数の圧電振動子がコンベックス形状に配列された超音波振動子体３について説明した。しかし、本発明はこの例に限定されない。例えば、複数の圧電振動子が平らなリニア形状に配列された超音波振動子体３であっても、複数の圧電振動子ではなく一つの圧電振動子からなる超音波振動子体３であっても良く、超音波振動子体３が有する圧電振動子の数や圧電振動子の配列の仕方がどのようであってもよい。

本発明に係る超音波探触子は、ベルトの共振を抑制することにより信頼性を高めることができるという効果を有し、超音波診断、治療などの医療分野に有用である。

１、１ｃ 超音波探触子
２、２ｂ、２ｃ、２ｄ 伝動機構
３ 超音波振動子体
４ 揺動軸
５ 揺動軸プーリ
６ モータ
７ 出力軸
８ 出力軸プーリ
９、９ｂ、９ｄ、２２、２６ ベルト
１０ 抜き穴
１１、１２、２３、２７ ベルト固定ねじ
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、２２、２６ プーリ締結ねじ
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ ねじ穴
１７、１７ｂ、１７ｄ 第１領域部
１８、１８ｂ、１８ｄ 第２領域部
１９ 中間軸
２０ 第１中間軸プーリ
２４ 第２中間軸プーリ
２８、２９ ねじ穴充填部
３１ 超音波診断装置
３２ 超音波診断装置本体

Claims (11)

1. 超音波を送受信する超音波振動子体と、
   前記超音波振動子体と一体に取り付けられた揺動軸と、
   前記揺動軸に設けられた揺動軸プーリと、
   出力軸を有するモータと、
   前記出力軸に設けられた出力軸プーリと、
   前記揺動軸プーリと前記出力軸プーリとの間に巻回されたベルトと、
   前記ベルトを前記揺動プーリ及び出力軸プーリに固定する複数のベルト固定ねじとを備え、
   前記ベルトは、前記ベルト固定ねじを境として２つの領域部に区分され、それぞれの前記領域部の固有振動数が異なることを特徴とする超音波探触子。
2. 超音波を送受信する超音波振動子体と、
   前記超音波振動子体と一体に取り付けられた揺動軸と、
   前記揺動軸に設けられた揺動軸プーリと、
   出力軸を有するモータと、
   前記出力軸に設けられた出力軸プーリと、
   回転可能に設けられた中間軸と、
   前記中間軸に設けられた第１及び第２中間軸プーリと、
   前記揺動軸プーリと前記第１中間軸プーリとの間に巻回された第１ベルトと、
   前記第２中間軸プーリと前記出力軸プーリとの間に巻回された第２ベルトと、
   前記第１及び第２ベルトを前記各プーリに固定する複数の締結ねじとを備え、
   前記第１及び第２ベルトは、それぞれ前記締結ねじを境として２つの領域部に区分され、それぞれの領域部の固有振動数が異なることを特徴とする超音波探触子。
3. 前記ベルトは、前記２つの領域部の素材重量が異なることで前記固有振動数が異なっていることを特徴とする請求項１または２記載の超音波探触子。
4. 前記各プーリを前記各プーリが取り付けられている軸に固定するプーリ締結ねじを有し、
   前記プーリ締結ねじは、ねじ穴内に完全に挿入され、前記プーリ締結ねじ上に前記ねじ穴を塞ぐようにねじ穴充填部が配置された請求項３記載の超音波探触子。
5. 前記ベルトは、前記２つの領域部の一方に抜き穴が形成されることにより前記固有振動数が異なっている請求項３記載の超音波探触子。
6. 前記抜き穴に、前記もう一方の領域部が通って、クロスベルト形状となっている請求項５に記載の超音波探触子。
7. 前記各プーリが回動した時に前記抜き穴が位置する前記プーリ部分に、前記各プーリを前記各プーリが取り付けられている軸に固定するプーリ締結ねじを有する請求項５または６に記載の超音波探触子。
8. 前記プーリ締結ねじは、ねじ穴内に完全に挿入され、前記プーリ締結ねじ上に前記ねじ穴を塞ぐようにねじ穴充填部が配置された請求項７記載の超音波探触子。
9. 前記ベルト固定ねじのねじ穴の奥には、前記各プーリを前記各プーリが取り付けられている軸に固定するプーリ締結ねじが挿入されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波探触子。
10. 前記各プーリの幅と前記ベルトの幅が等しい請求項７〜９のいずれか一項に記載の超音波探触子。
11. 請求項１〜１０のいずれかに一項に記載の超音波探触子と、前記超音波探触子と電気的に接続された超音波診断装置本体とを備えた超音波診断装置。

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