JP6197145B2 - 超音波内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を観測対象へ出射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを受信してエコー信号に変換して出力する超音波振動子を備えた超音波内視鏡に関する。

観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、超音波観測装置が、超音波を送受信する超音波振動子から受信した超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の特性に関する情報を取得することができる。

超音波振動子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して観測対象へ照射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換して出力する複数の圧電素子を備える。例えば、複数の圧電素子を所定の方向に沿って並べて、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、観測対象から超音波エコーを取得する。

超音波振動子は、コンベックス型、リニア型、ラジアル型等、超音波ビームの送受信方向が異なる複数のタイプが知られている。このうち、コンベックス型の超音波振動子は、複数の圧電素子が曲面に沿って配列され、各々が超音波ビームを曲面の径方向に出射する（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、コンベックス型の超音波振動子を超音波内視鏡の挿入部の先端に設けた構成が開示されている。

特開２００４−２５４９４２号公報

しかしながら、特許文献１が開示する超音波内視鏡では、コンベックス型の超音波振動子の曲面（複数の圧電素子の先端を通過する曲面）の曲率半径を大きくすると、挿入部の長手軸方向に対する超音波振動子の延出長が長くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化せずに、超音波振動子の曲率半径を大きくすることができる超音波内視鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であって、前記挿入部の長手軸を含み、かつ該長手軸に平行な面上で超音波を送受信する超音波振動子を有し、前記挿入部の先端に設けられる超音波機能部と、バルーンを係止可能な溝形状をなすバルーン係止部、および撮像光学系を少なくとも有し、前記超音波機能部を着脱自在な内視鏡機能部と、を備え、前記挿入部の長手軸の方向において、前記超音波振動子の前記内視鏡機能部側の端部を通過し、該挿入部の長手軸と直交する第１の平面が、前記超音波機能部と前記内視鏡機能部との境界をなす前記内視鏡機能部の端部であって、前記内視鏡機能部の前記超音波機能部側の端部を通過する第２の平面よりも基端側に位置することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波機能部は、前記内視鏡機能部に対して着脱自在であることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波機能部が、前記内視鏡機能部に対して前記長手軸と平行な軸のまわりに回転することを抑制する回転抑制手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であって、前記挿入部の長手軸を含み、かつ該長手軸に平行な面上で超音波を送受信する超音波振動子を有し、前記挿入部の先端に設けられる超音波機能部と、撮像光学系を少なくとも有する内視鏡機能部と、前記超音波機能部および前記内視鏡機能部を連結するとともに、バルーンを係止可能な溝形状をなすバルーン係止部と、を備え、前記挿入部の長手軸の方向において、前記超音波振動子の前記内視鏡機能部側の第１の端部を通過し、該挿入部の長手軸と直交する第１の平面が、前記バルーン係止部の前記超音波機能部側の第２の端部を通過する第２の平面よりも基端側に位置することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記長手軸の方向における前記超音波機能部の前記長手軸の先端から前記第２の端部までの第１の距離は、前記長手軸の方向における前記超音波機能部の両端部間の第２の距離より小さいことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波機能部の前記長手軸の先端側の第３の端部から前記第２の端部までの距離であって、前記長手軸の方向の距離をｍ₁、前記第１および第３の端部間の距離をｍ₂、前記第１および第３の端部間の前記長手軸の方向の距離をｍ₃、前記第３の端部から前記超音波振動子の端部までの距離であって、前記長手軸と直交する方向の最大の距離をｍ₄、前記超音波振動子の曲面の曲率半径をＲ、前記第２および第３の端部と前記超音波振動子の曲面の曲率中心とがなす角度をθ₁、前記長手軸と平行な直線と、前記第２および第３の端部を通過する直線とがなす角度をθ₂としたとき、下式（１）〜（４）の関係を満たすことを特徴とする。
ｍ₂＝２×Ｒｓｉｎ（θ₁／２） ・・・（１）
ｍ₃＝ｍ₂ｃｏｓθ₂ ・・・（２）
ｍ₁＜ｍ₃ ・・・（３）
Ｄ₂＜ｍ₄＜Ｄ₁ ・・・（４）

本発明によれば、大型化せずに、超音波振動子の曲率半径を大きくすることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波機能部の構成を模式的に示す部分断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部を先端側からみた構成を模式的に示す平面図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波機能部の構成を模式的に示す部分断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。

超音波内視鏡２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。

超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置６に接続されている。

超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルコード２３と、コネクタ２４とを備える。挿入部２１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部２１は、図１に示すように、先端側に設けられ、超音波振動子７を保持する硬性の先端部２１１と、先端部２１１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部２１３とを備える。ここで、挿入部２１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置６から供給された照明光を伝送するライトガイド、各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが引き回されているとともに、処置具を挿通するための処置具用挿通路が形成されている。なお、本明細書では、挿入部２１の超音波振動子７側を先端（挿入部２１の長手軸Ｎ（図４参照）方向の一端ともいう）、操作部２２に連なる側を基端（挿入部２１の長手軸Ｎ方向の他端ともいう）という。

超音波振動子７は、コンベックス振動子およびリニア振動子のいずれでも構わない。本実施の形態１では、超音波内視鏡２が、超音波振動子７として複数の圧電素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものとして説明するが、超音波振動子７をメカ的に走査させるものであってもよい。超音波振動子７の構成については、後述する。

図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図であって、図２とは反対方向からみた挿入部の先端構成の斜視図である。図２に示すように、先端部２１１は、超音波振動子７を保持する超音波機能部２１４と、外部からの光を取り込む対物レンズなどを含む撮像光学系に光を入射する観察窓２１５ａ、および、照明光を集光して外部に出射する照明光学系の一部である照明窓２１５ｂを有する内視鏡機能部２１５と、を備える。内視鏡機能部２１５には、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１５ｃが形成されている。内視鏡機能部２１５は、一端で超音波機能部２１４と着脱自在に接続するとともに、他端で湾曲部２１２に接続している。処置具用挿通路は、処置具突出口２１５ｃに連なる端部近傍が、挿入部２１の長手軸Ｎに対して傾斜し、処置具が処置具突出口２１５ｃから長手軸Ｎに対して傾斜した方向に突出するように設けられている。ここでいう長手軸Ｎとは、挿入部２１の長手方向に沿った軸である。湾曲部２１２や可撓管部２１３では各位置によって軸方向が変化するが、硬性の先端部２１１では、長手軸Ｎは、一定した直線をなす軸である。

操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等からの各種操作を受け付ける部分である。この操作部２２は、図１に示すように、湾曲部２１２を湾曲操作するための湾曲ノブ２２１と、各種操作を行うための複数の操作部材２２２とを備える。また、操作部２２には、処置具用挿通路に連通し、当該処置具用挿通路に処置具を挿通するための処置具挿入口２２３が形成されている。

ユニバーサルコード２３は、操作部２２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、および光源装置６から供給された照明光を伝送する光ファイバ等が配設されたケーブルである。

コネクタ２４は、ユニバーサルコード２３の先端に設けられている。そして、コネクタ２４は、超音波ケーブル３１、ビデオケーブル４１、および光ファイバケーブル６１がそれぞれ接続される第１〜第３コネクタ部２４１〜２４３を備える。

超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、超音波ケーブル３１を介して超音波内視鏡２にパルス信号を出力するとともに超音波内視鏡２からエコー信号を入力する。そして、超音波観測装置３は、当該エコー信号に所定の処理を施して超音波画像を生成する。

内視鏡観察装置４は、ビデオケーブル４１（図１）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１を介して超音波内視鏡２から画像信号を入力する。そして、内視鏡観察装置４は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。

表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）、プロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などを用いて構成され、超音波観測装置３にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置４にて生成された内視鏡画像等を表示する。

光源装置６は、光ファイバケーブル６１（図１）を介して超音波内視鏡２に接続し、光ファイバケーブル６１を介して被検体内を照明する照明光を超音波内視鏡２に供給する。

続いて、挿入部２１の先端に設けられた超音波振動子７の構成を図２〜４を参照して説明する。図４は、本実施の形態１に係る超音波機能部の構成を模式的に示す部分断面図であって、挿入部２１の長手軸を通過する平面を切断面とする部分断面図である。本実施の形態１では、超音波振動子７が、図２に示すようなコンベックス型の超音波振動子であって、複数の圧電素子が一列に配列された圧電素子群７１を有する一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。換言すれば、本実施の形態１に係る超音波振動子７では、複数の圧電素子７１が、当該超音波振動子７の曲面をなす外表面に沿って配置され、長手軸Ｎを含み、かつ該長手軸Ｎと平行な面上で超音波を送受信する。

超音波振動子７は、角柱状をなし、長手方向を揃えて並べられてなる複数の圧電素子からなる圧電素子群７１と、圧電素子群７１に対し、当該超音波振動子７の外表面側にそれぞれ設けられる音響整合層７２と、音響整合層７２の圧電素子群７１と接する側と反対側に設けられる音響レンズ７３と、圧電素子群７１の各圧電素子、および挿入部２１を挿通するケーブルを電気的に接続する中継基板７４と、圧電素子群７１の音響整合層７２と接する側と反対側に設けられるバッキング材（図示せず）とを有する（図４を参照）。バッキング材は、音響整合層７２と、カップ状をなして中継基板７４を収容する壁部との間に形成される中空空間に充填される。中継基板７４には、挿入部２１を挿通するケーブル７４ａが接続される。

圧電素子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。

音響整合層７２は、圧電素子群７１と観測対象との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、圧電素子と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる。音響整合層７２は、互いに異なる材料からなる複数の層をなしてもよいし、圧電素子と観測対象との特性により一層としてもよい。

音響レンズ７３は、音響整合層７２および壁部の外表面を被覆する。音響レンズ７３は、超音波振動子７の外表面の一部をなしている。音響レンズ７３は、シリコーン、ポリメチルペンテンや、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミドなどを用いて形成され、一方の面が凸状または凹状をなして超音波を絞る機能を有し、音響整合層７２を通過した超音波を外部に出射する、または外部からの超音波エコーを取り込む。音響レンズ７３については、任意に設けることができ、当該音響レンズ７３を有しない構成であってもよい。

バッキング材は、圧電素子の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる。バッキング材は、減衰率の大きい材料、例えば、アルミナやジルコニア等のフィラーを分散させたエポキシ樹脂や、上述したフィラーを分散したゴムを用いて形成される。

超音波機能部２１４は、上述したように、内視鏡機能部２１５と着脱自在に接続している。具体的には、超音波機能部２１４は、超音波振動子７を保持する本体部２１４ａと、本体部２１４ａから突出し、内視鏡機能部２１５と接続する突出部２１４ｂとを有する。これに対し、内視鏡機能部２１５は、湾曲部２１２と接続する側と反対側の端部に設けられ、超音波機能部２１４と接続する穴である穴部２１５ｄと、バルーン（図示せず）が係止可能な溝形状をなすバルーン係止部２１５ｅとを有する。超音波機能部２１４と内視鏡機能部２１５とは、突出部２１４ｂが穴部２１５ｄに嵌合することで接続する。この際、接着剤やネジ止めなどの公知の方法で両者を固定してもよい。

以上の構成を有する超音波振動子７は、パルス信号の入力によって各圧電素子が振動することで、音響整合層７２および音響レンズ７３を介して観測対象に超音波を照射する。この際、圧電素子において、音響整合層７２および音響レンズ７３の配設側と反対側は、バッキング材により、圧電素子の振動が減衰され、圧電素子の振動が伝わらないようになっている。また、観測対象から反射された超音波は、音響整合層７２および音響レンズ７３を介して各圧電素子に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子が振動し、圧電素子が該振動を電気的なエコー信号に変換して、エコー信号として図示しない配線を介して超音波観測装置３に出力する。

続いて、超音波機能部２１４における超音波振動子７の配置について、図４を参照して説明する。図４に示すように、挿入部２１の長手軸Ｎ方向において、超音波振動子７の内視鏡機能部２１５側の端部を通過し、該挿入部２１の長手軸Ｎと直交する平面Ｐ₁（第１の平面）は、超音波機能部２１４と内視鏡機能部２１５との境界をなす内視鏡機能部２１５の端部であって、穴部２１５ｄの超音波機能部２１４側の端部を通過する平面Ｐ₂（第２の平面）よりも基端側に位置する。

例えば、圧電素子の大きさおよび数を変えずに、超音波振動子７の曲面（複数の圧電素子の先端を通過する曲面）の曲率半径を大きくした場合に、超音波振動子７が大型化したとしても、超音波振動子７の先端側の端部を長くするのではなく、超音波振動子７の基端側の端部を、挿入部２１の長手軸Ｎ方向の基端側に延ばして、平面Ｐ₁と平面Ｐ₂との位置関係を満たすようにすれば、超音波振動子７が大型化したとしても、挿入部２１の長手軸方向の延出長を長くすることなく、挿入部２１を構成することができる。

図５は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図５に示すように、超音波振動子７の外表面は、処置具突出口２１５ｃから突出する処置具の延出方向に延びる軸Ｌ₁と干渉しない。このため、超音波振動子７が、上述した平面Ｐ₁と平面Ｐ₂との位置関係を満たしても、処置具突出口２１５ｃから突出する処置具の動作を妨げることはない。

図６は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部を先端側からみた構成を模式的に示す平面図である。図６に示すように、挿入部２１の長手軸方向と直交する方向における超音波振動子７の中心を通過し、挿入部２１の長手軸方向と平行な軸Ｌ₂は、観察窓２１５ａの中心を通過し、挿入部２１の長手軸方向と平行な軸Ｌ₃に対してオフセットしている。このため、例えば、音響レンズ７３の外表面が、挿入部２１の長手軸方向と直交する方向に沿って凸状をなす場合であっても、超音波振動子７が観察窓２１５ａに入射する光を妨げることはない。

図７は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図７に示すように、超音波振動子７の外表面は、観察窓２１５ａに入射する光の光軸Ｌ_４（撮像光学系の撮像光軸）および照明光学系の一部である照明窓２１５ｂが出射する照明光の光軸Ｌ₅と干渉しない。このため、超音波振動子７が、上述した平面Ｐ₁と平面Ｐ₂との位置関係を満たしても、撮像光学系に入射する観察光や照明窓２１５ｂから出射される照明光を妨げることはない。

以上説明した本実施の形態１によれば、挿入部２１の長手軸方向において、超音波振動子７の内視鏡機能部２１５側の端部を通過し、該挿入部２１の長手軸と直交する平面Ｐ₁が、超音波機能部２１４と内視鏡機能部２１５との境界をなす内視鏡機能部２１５の端部であって、穴部２１５ｄの超音波機能部２１４側の端部を通過する平面Ｐ₂よりも基端側に位置するようにしたので、超音波振動子７の延出長を長くすることなく、大型化せずに、超音波振動子７の曲率半径を大きくすることができる。

なお、上述した実施の形態１では、１Ｄアレイを例に説明したが、超音波振動子の走査方向（１Ｄアレイにおける圧電素子の配列方向）と略直交する方向（エレベーション方向）に複数の圧電素子（発振部）が配列される１．２５Ｄアレイや１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイなどであっても適用できる。なお、本実施の形態１では、エレベーション方向において分割され、かつ走査方向について一つの超音波画像を取得するような１．２５Ｄ、１．５Ｄおよび１．７５Ｄを、一次元的に複数の圧電素子が配列されているものとして含む。

また、上述した実施の形態１では、超音波機能部２１４と内視鏡機能部２１５とが別体であるものとして説明したが、上述した平面Ｐ₁と平面Ｐ₂との位置関係を満たしていれば、一体的に設けられるものであってもよい。

（実施の形態１の変形例）
図８は、本実施の形態１の変形例に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。本変形例では、上述した実施の形態１にかかる本体部２１４ａに凸部２１４ｃを設け、穴部２１５ｄの外周面に凹部２１５ｆを設けた。

具体的には、凸部２１４ｃは、本体部２１４ａの内視鏡機能部２１５と接続する側の端部に設けられている。また、凹部２１５ｆは、穴部２１５ｄの外周面であって、超音波機能部２１４と接する面に、凸部２１４ｃの形成位置に応じて設けられている。凸部２１４ｃは、凹部２１５ｆに対して嵌合可能であり、少なくとも挿入部２１の長手軸まわりに回転する方向の側面が、凹部２１５ｆの壁面に接触して嵌合する。

本変形例によれば、本体部２１４ａに凸部２１４ｃ、穴部２１５ｄの外周面に凹部２１５ｆを設けて、凸部２１４ｃが、少なくとも挿入部２１の長手軸と平行な軸Ｎのまわりに回転する方向の側面において、凹部２１５ｆの壁面に接触して嵌合するようにしたので、超音波機能部２１４と内視鏡機能部２１５との相対的な位置決めを行うことができるとともに、超音波機能部２１４が、挿入部２１の長手軸まわりの回転を抑制することができる。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図１０は、本実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図であって、図９とは反対方向からみた挿入部の先端構成の斜視図である。上述した実施の形態１では、先端部２１１において、超音波機能部２１４と内視鏡機能部２１５とが別体で設けられているものとして説明したが、本実施の形態２に係る先端部２１６では、超音波機能部２１６ａと内視鏡機能部２１６ｂとが一体的に設けられている。

図９に示すように、先端部２１６は、超音波振動子７を保持する超音波機能部２１６ａと、外部からの光を取り込む対物レンズなどを含む撮像光学系に光を入射する観察窓２１６ｂａ、および、照明光を集光して外部に出射する照明光学系の一部である照明窓２１６ｂｂを有する内視鏡機能部２１６ｂと、超音波機能部２１６ａおよび内視鏡機能部２１６ｂとの間に設けられ、超音波機能部２１６ａおよび内視鏡機能部２１６ｂを連結するとともに、バルーンが係止される溝形状をなすバルーン係止部２１６ｃとを備える。内視鏡機能部２１６ｂには、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１６ｂｃが形成されている。内視鏡機能部２１６ｂは、一端で超音波機能部２１６ａに連なるとともに、他端で湾曲部２１２に接続している。

続いて、超音波機能部２１６ａにおける超音波振動子７の配置について、図１１を参照して説明する。図１１は、本実施の形態２に係る超音波機能部の構成を模式的に示す部分断面図であって、挿入部２１の長手軸Ｎを通過する平面を切断面とする部分断面図である。図１１に示すように、挿入部２１の長手軸Ｎ方向において、超音波振動子７の内視鏡機能部２１６ｂ側の端部（第１の端部）を通過し、該挿入部２１の長手軸Ｎと直交する平面Ｐ₃（第１の平面）は、バルーン係止部２１６ｃの超音波機能部２１６ａ側の端部（第２の端部）を通過する平面Ｐ₄（第２の平面）よりも基端側に位置する。

例えば、圧電素子の大きさおよび数を変えずに、超音波振動子７の曲面（複数の圧電素子の先端を通過する曲面）の曲率半径を大きくした場合に、超音波振動子７の先端側の端部を長くするのではなく、超音波振動子７の基端側の端部を、挿入部２１の基端側に延ばして、平面Ｐ₃と平面Ｐ₄との位置関係を満たすようにすれば、超音波振動子７が大型化したとしても、挿入部２１の長手軸方向の延出長を長くすることなく、挿入部２１を構成することができる。

図１２は、本実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図であって、先端部２１６における各部の長さの関係を説明する図である。内視鏡機能部２１６ｂの最大径をＤ₁、内視鏡機能部２１６ｂの最小径をＤ₂、超音波振動子７における圧電素子の配列方向の先端側の端部（第３の端部）をＱ₁、基端側の端部（第１の端部）をＱ₂、端部Ｑ₁からバルーン係止部２１６ｃの超音波機能部２１６ａ側の端部（第２の端部）までの距離であって、挿入部２１の長手軸方向の距離（第１の距離）をｍ₁、端部Ｑ₁、Ｑ₂間の距離をｍ₂、端部Ｑ₁、Ｑ₂間の挿入部２１の長手軸方向の距離（第２の距離）をｍ₃、端部Ｑ₁から超音波振動子７の端部までの距離であって、挿入部２１の長手軸Ｎ方向と直交する方向の最大の距離をｍ₄、超音波振動子７の曲面（複数の圧電素子の先端を通過する曲面）の曲率半径をＲ、端部Ｑ₁、Ｑ₂と、超音波振動子７の曲面の曲率中心とがなす角度をθ₁、挿入部２１の長手軸方向と平行な直線と、端部Ｑ₁、Ｑ₂を通過する直線とがなす角度をθ₂としたとき、下式（１）〜（４）の関係を満たす。
ｍ₂＝２×Ｒｓｉｎ（θ₁／２） ・・・（１）
ｍ₃＝ｍ₂ｃｏｓθ₂ ・・・（２）
ｍ₁＜ｍ₃ ・・・（３）
Ｄ₂＜ｍ₄＜Ｄ₁ ・・・（４）

また、上述した実施の形態１のように、超音波振動子７の外表面は、処置具突出口２１６ｂｃから突出する処置具の延出方向に延びる軸（軸Ｌ₁）と干渉しないように設けている。このため、超音波振動子７が、上述した平面Ｐ₃と平面Ｐ₄との位置関係を満たしても、処置具突出口２１６ｂｃから突出する処置具の動作を妨げることはない。

また、挿入部２１の長手軸方向と直交する方向における超音波振動子７の中心を通過し、挿入部２１の長手軸方向と平行な軸（軸Ｌ₂）は、観察窓２１６ｂａの中心を通過し、挿入部２１の長手軸方向と平行な軸（軸Ｌ₃）に対してオフセットするように設けている。このため、例えば、音響レンズ７３の外表面が、挿入部２１の長手軸方向と直交する方向に沿って凸状をなす場合であっても、超音波振動子７が観察窓２１６ｂａに入射する光を妨げることはない。

また、超音波振動子７の外表面は、観察窓２１６ｂａに入射する光の光軸（光軸Ｌ_４）および照明光学系の一部である照明窓２１６ｂｂが出射する照明光の光軸（光軸Ｌ₅）と干渉しない。このため、超音波振動子７が、上述した平面Ｐ₃と平面Ｐ₄との位置関係を満たしても、観察光学系に入射する観察光や照明窓２１６ｂｂから出射される照明光を妨げることはない。

以上説明した本実施の形態２によれば、挿入部２１の長手軸方向において、超音波振動子７の内視鏡機能部２１６ｂ側の端部を通過し、該挿入部２１の長手軸と直交する平面Ｐ ₃が、バルーン係止部２１６ｃの超音波機能部２１６ａ側の端部を通過する平面Ｐ₄よりも基端側に位置するようにしたので、超音波振動子７の延出長を長くすることなく、大型化せずに、超音波振動子７の曲率半径を大きくすることができる。

ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態および変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態および変形例には限定されず、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態および変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。

また、超音波内視鏡として、光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。

また、超音波内視鏡として、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に用いられる。

以上のように、本発明にかかる超音波内視鏡は、大型化せずに、超音波振動子の曲率半径を大きくするのに有用である。

１ 内視鏡システム
２ 超音波内視鏡
３ 超音波観測装置
４ 内視鏡観察装置
５ 表示装置
６ 光源装置
７ 超音波振動子
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルコード
２４ コネクタ
３１ 超音波ケーブル
４１ ビデオケーブル
６１ 光ファイバケーブル
７１ 圧電素子群
７２ 音響整合層
７３ 音響レンズ
７４ 中継基板
２１１，２１６ 先端部
２１２ 湾曲部
２１３ 可撓管部
２１４，２１６ａ 超音波機能部
２１４ａ 本体部
２１４ｂ 突出部
２１４ｃ 凸部
２１５，２１６ｂ 内視鏡機能部
２１５ａ，２１６ｂａ 観察窓
２１５ｂ，２１６ｂｂ 照明窓
２１５ｃ，２１６ｂｃ 処置具突出口
２１５ｄ 穴部
２１５ｅ，２１６ｃ バルーン係止部
２１５ｆ 凹部
２２１ 湾曲ノブ
２２２ 操作部材
２２３ 処置具挿入口
２４１ 第１コネクタ部
２４２ 第２コネクタ部
２４３ 第３コネクタ部

Claims (6)

1. 長手軸に沿って延設された挿入部を備えた超音波内視鏡であって、
   前記挿入部の前記長手軸を含む面に対して平行な面上に超音波を送受信する超音波振動子を有し、前記挿入部の先端に設けられる超音波機能部と、
   撮像光学系を少なくとも有する内視鏡機能部と、
   前記超音波機能部および前記内視鏡機能部を連結するとともに、バルーンを係止可能な溝形状をなすバルーン係止部と、
   を備え、
   前記挿入部の長手軸の方向において、前記超音波振動子の前記内視鏡機能部側の第１の端部を通過し、該挿入部の長手軸と直交する第１の平面が、前記バルーン係止部の前記超音波機能部側の第２の端部を通過し、該挿入部の前記長手軸と直交する第２の平面よりも基端側に位置することを特徴とする超音波内視鏡。
2. 前記長手軸の方向における前記超音波機能部の前記長手軸の先端から前記第２の端部までの第１の距離は、前記長手軸の方向における前記超音波機能部の両端部間の第２の距離より小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
3. 前記超音波機能部の前記長手軸の先端側の第３の端部から前記第２の端部までの距離であって、前記長手軸の方向の距離をｍ₁、前記第１および第３の端部間の距離をｍ₂、前記第１および第３の端部間の前記長手軸の方向の距離をｍ₃、前記第３の端部から前記超音波振動子の端部までの距離であって、前記長手軸と直交する方向の最大の距離をｍ₄、前記超音波振動子の曲面の曲率半径をＲ、前記第２および第３の端部と前記超音波振動子の曲面の曲率中心とがなす角度をθ₁、前記長手軸と平行な直線と、前記第２および第３の端部を通過する直線とがなす角度をθ₂としたとき、下式（１）〜（４）の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
   ｍ₂＝２×Ｒｓｉｎ（θ₁／２） ・・・（１）
   ｍ₃＝ｍ₂ｃｏｓθ₂ ・・・（２）
   ｍ₁＜ｍ₃ ・・・（３）
   Ｄ₂＜ｍ₄＜Ｄ₁ ・・・（４）
4. 長手軸に沿って延設された挿入部を備えた超音波内視鏡であって、
   前記挿入部の前記長手軸を含む面に対して平行な面上に超音波を送受信する超音波振動子を有し、前記挿入部の先端に設けられる超音波機能部と、
   撮像光学系を少なくとも有し、前記超音波機能部に接続する内視鏡機能部と、
   を備え、
   前記超音波機能部が前記内視鏡機能部に接続した状態において、前記挿入部の長手軸の方向における端部であって、前記超音波振動子の前記内視鏡機能部側の端部を通過し、該挿入部の長手軸と直交する第１の平面が、前記長手軸の方向における端部であって、前記超音波機能部に当接する前記内視鏡機能部の端部を通過し、該挿入部の前記長手軸と直交する第２の平面よりも基端側に位置することを特徴とする超音波内視鏡。
5. 前記超音波機能部は、前記内視鏡機能部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項４に記載の超音波内視鏡。
6. 前記超音波機能部が、前記内視鏡機能部に対して前記長手軸と平行な軸のまわりに回転することを抑制する回転抑制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の超音波内視鏡。

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