JPWO2004100796A1

JPWO2004100796A1 - 超音波探触子

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Publication number: JPWO2004100796A1
Application number: JP2005506296A
Authority: JP
Inventors: 門倉　雅彦; 雅彦門倉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: EP1625828A4; EP1625828A1; US8021304B2; CN1791362A; KR100769406B1; US20060247528A1; CN100473356C; KR20060017590A; EP1625828B1; WO2004100796A1; JP4638346B2

Abstract

ワイヤの緩みを少なくし、超音波振動子の位置誤差を低減させる技術が開示され、その技術によれば挿入部２の先端部３内にはプーリ６、７の間に中間プーリ１１ａ、１１ｂが配置され、中間プーリ１１ａはスライダ部１４に取り付けられ、スライダ部（及び中間プーリ１１ａ）は、先端部に形成されたスライダガイド部１５に沿ってプーリ６の回転方向と直交する方向にスライド可能に、かつネジ１３によりスライド方向の位置が固定可能に先端部に支持される。

Description

本発明は、超音波振動子を体腔内に挿入して、生体内に超音波を照射してそのエコー信号を受け取る超音波探触子に関し、特に体腔内に挿入される挿入部内に設けられた超音波振動子を揺動させるために、体腔外にて操作者により保持されるグリップ部内に設けられたモータの回転を超音波振動子に伝達する超音波探触子に関する。

従来の超音波探触子としては、例えば下記の特許文献１、２、３に示されるようにワイヤによりモータの回転を超音波振動子に伝達する方法が知られている。図８は、かかる従来の超音波探触子の断面図を示し、グリップ部１内にはモータ５及びその回転シャフトに連結されたプーリ１０２が配置され、挿入部２の先端部３内には超音波振動子４及びその回動軸９に連結されたプーリ７が配置されている。そして、プーリ１０２、７にエンドレスのワイヤ８が架け渡されてモータ５の回転が超音波振動子４の回動軸９に伝達される。
：特開平１０−１７９５８８号公報（図３、段落００４９）：特開平１０−１７４６８６号公報（図１、段落００５２）：特開２００１−１７００５３号公報（図２、段落００１０）

しかしながら、上記従来の超音波探触子においては、ワイヤ８がグリップ部１から挿入部２の先端部３まで延びるように設けられていて比較的長いので、ワイヤ８の緩みが発生して超音波振動子４の位置誤差が発生するという問題があった。

本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、ワイヤの緩みを低減させ、超音波振動子の位置誤差を低減できる超音波探触子を提供することを目的としている。
本発明は上記目的を達成するために、長手状の挿入部の先端部内に設けられた超音波振動子を揺動させるためにグリップ部内に設けられたモータの回転を前記超音波振動子に伝達する超音波探触子において、
先端が前記挿入部の先端部内に延びるように前記モータの回転軸に連結された回転シャフトと、
前記回転シャフトの先端に取り付けられた第１のプーリと、
前記超音波振動子の揺動軸に取り付けられた第２のプーリと、
前記第１、第２のプーリの間に設けられた中間プーリと、
前記第１、第２のプーリ及び前記中間プーリに架け渡されたワイヤと、
前記ワイヤが緩まないように前記中間プーリをスライドさせて前記先端部に固定するスライド機構とを、
備えた構成とした。
上記構成により、ワイヤを従来例より短くすることができるので、ワイヤの緩みを少なくし、超音波振動子の位置誤差を低減させることができる。
また、前記スライド機構は、
前記中間プーリが取り付けられ、前記先端部に形成されたスライダガイド部に沿って前記第１のプーリの回転方向と直交する方向にスライド可能なスライダ部と、
前記スライダ部を前記先端部に固定するネジとを、
有する構成とした。
上記構成により、ワイヤの緩みを少なくし、超音波振動子の位置誤差を低減させることができる。
また、前記ワイヤが両端を有する線材で形成され、前記線材の両端を固定するブロックを有し、前記ブロックが前記第１のプーリに取り付けられている構成とした。
上記構成により、ワイヤを簡単に第１、第２のプーリ及び中間プーリに架け渡すことができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図、
図２は、図１の先端部を拡大して示す断面図、
図３Ａは、本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の先端部でのワイヤを第１、第２のプーリに架けた状態の断面図、
図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の先端部でのワイヤを中間プーリに架けた状態の断面図、
図３Ｃは、本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の先端部でのワイヤを架け終了状態の断面図、
図４Ａは、本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のプレート部を示す構成図、
図４Ｂは、本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のワイヤをプレート部に固定した状態を示す構成図、
図４Ｃは、本発明の第２の実施の形態における超音波探触子の第１のプーリを示す構成図、
図４Ｄは、本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のプレート部を第１のプーリに固定した状態を示す構成図、
図５は、本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図、
図６は、本発明の第１の実施の形態におけるワイヤテンションに関するグラフ、
図７は、本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図（上面）、
図８は、従来の超音波探触子の断面図である。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の形態の超音波探触子を図１、図２、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示す。まず、これらの図において、グリップ部１内にはモータ５が配置され、モータ５は回転シャフト１０が挿入部２の先端部３まで延びるように構成されている。そして、モータ５の回転シャフト１０の先端には第１のプーリとしてプーリ６が取り付けられている。プーリ６の周面には、ワイヤ８が軸方向に抜け落ちないように一部が平坦に形成されていて、その平坦面にプレート部１６が取り付けられ、プレート部１６とプーリ６の周面の間にワイヤ係止用の溝１６ａが円周方向に形成されている。挿入部２の先端部３内には円弧状の超音波振動子４及びその回動軸９に連結された第２のプーリとしてプーリ７が配置されている。モータ５側のプーリ６の軸方向と、超音波振動子４側の回動軸９の軸方向とは直交している。
挿入部２の先端部３内にはまた、プーリ６、７の間に中間プーリ１１ａ、１１ｂが配置されている。中間プーリ１１ａはスライダ部１４に取り付けられ、スライダ部１４（及び中間プーリ１１ａ）は、先端部３のベース部３ａに形成されたスライダガイド部１５に沿ってプーリ６の軸と直交する方向にスライド可能に、かつネジ１３によりスライド方向の位置が固定可能にベース部３ａに支持されている。これらのネジ１３、スライダ部１４及びスライダガイド部１５は、中間プーリ１１ａのスライド機構１２を構成している。
そして、プーリ６、中間プーリ１１ａ、１１ｂ、プーリ７にエンドレスのワイヤ８が架け渡されている。図３Ａ〜３Ｃはワイヤ８の架け方を示している。まず、図３Ａに示すようにスライダ部１４をワイヤの緩み方向に移動させた状態でワイヤ８を超音波振動子４側のプーリ７に架けるとともに、モータ５側のプーリ６の溝１６ａ（図２参照）に係止し、次いで図３Ｂに示すように中間プーリ１１ａ、１１ｂに架ける。次いで図３Ｃに示すようにスライダ部１４をワイヤの締め付け方向にスライドしてネジ１３により固定する。したがって、スライド機構１２は、ネジ１３でスライダ部１４とスライダ部１４に設置された中間プーリ１１ａを図３Ｃの矢印の方向に移動させることにより、ワイヤ８の緩みを防止することができる。
以上のように構成された超音波探触子についてその動作を説明する。図１において、体腔外にて操作者がグリップ部１を保持して、挿入部２を体腔内に挿入することができる。モータ５により回転シャフト１０に設置されたプーリ６を回転運動させて、プーリ６の回転運動を中間プーリ１１ａ、１１ｂを介してワイヤ８によりプーリ７に伝達して、超音波振動子４を回動軸９の回りに揺動運動させることができる。
したがって、ワイヤ８を従来例より短くすることができ、また、スライド機構１２において中間プーリ１１ａが設置されたスライダ部１４をネジ１３で固定することによりワイヤ８の緩みを防止することができる。ワイヤ８の緩みが低減することにより、超音波振動子４の位置誤差を低減させ、正確に位置決めすることができる。
なお、図示のように中間プーリ１１ａ、１１ｂは複数あってもよい。また、本実施の形態では２つある中間プーリ１１ａ、１１ｂの１つにスライド機構１２が設置されている場合を示しているが、これに限定されるものではない。
＜第２の実施の形態＞
次に図４Ａ〜４Ｄを参照して第２の実施の形態における超音波探触子について説明する。まず、図４Ａに示すようにプレート部１６にはワイヤ８の取り付け穴１７が形成されている。そして、図４Ｂに示すようにこの取り付け穴１７に、両端を有する（エンドレスでない）１本のワイヤ８の両端を挿入してプレート部１６を押しつぶすことによりワイヤ８の両端を固定する。プーリ６の周面の一部には、図４Ｃに示すように平坦面１８が形成され、図４Ｄに示すようにこの平坦面１８にプレート部１６をネジ１９により取り付ける。この第２の実施の形態によれば、エンドレスでないワイヤ８をプレート部１６によりエンドレスにして容易にプーリ６に取り付けることができる。
なお、図５において、ベース部３ａに設置された突起部２０に対向して第２プーリ７に円周状に切り欠き部１９を設置してもよい。これは、超音波振動子４が落下等による衝撃を受けた場合、回転シャフト１０の周りに回転して、突起部２０と切り欠き部１９の端面が当たることにより、超音波振動子４がベース部３ａに当たり超音波振動子が破損することを防止することができる。
なお、ワイヤ８の緩みを防止するために、ワイヤ８にかけるテンションは、図６におけるワイヤのテンションとワイヤの弾性率のグラフにおいて、テンションに対してワイヤの弾性率が一定となる弾性定数Ｅ０に対して、３０％以内となる弾性定数Ｅ１となるテンションの範囲が望ましい。これは、ワイヤ弾性率が低いほど、揺動時の超音波振動子４の慣性によってワイヤが弾性的に伸びることにより位置ずれが大きくなるためである。
なお、図７において、第１のプーリの直径Φｄ１と第２のプーリの直径Φｄ２と中間プーリ１１ａ、１１ｂの向かい合うプーリのワイヤがかかる位置の間の距離Ａにおいて、Φｄ１＝Φｄ２＝Ａが望ましい。これは、ワイヤがどのプーリの回転軸に対しても垂直にかかるようにするためである。これによりワイヤのプーリの回転軸に対して斜めにかかる力を防ぎ、ワイヤのプーリ上の横滑りを低減させることができる。

以上のように本発明によれば、ワイヤを従来例より短くすることができるので、ワイヤの緩みを少なくし、超音波振動子の位置誤差を低減させることができ、よって本発明は体腔内に挿入する超音波探触子の分野に有用である。

従来の超音波探触子としては、例えば下記の特許文献１、２、３に示されるようにワイヤによりモータの回転を超音波振動子に伝達する方法が知られている。図８は、かかる従来の超音波探触子の断面図を示し、グリップ部１内にはモータ５及びその回転シャフトに連結されたプーリ１０２が配置され、挿入部２の先端部３内には超音波振動子４及びその回動軸９に連結されたプーリ７が配置されている。そして、プーリ１０２、７にエンドレスのワイヤ８が架け渡されてモータ５の回転が超音波振動子４の回動軸９に伝達される。

しかしながら、上記従来の超音波探触子においては、ワイヤ８がグリップ部１から挿入部２の先端部３まで延びるように設けられていて比較的長いので、ワイヤ８の緩みが発生して超音波振動子４の位置誤差が発生するという問題があった。
特開平１０―１７９５８８号公報（図３、段落００４９）特開平１０−１７４６８６号公報（図１、段落００５２）特開２００１―１７００５３号公報（図２、段落００１０）

本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、ワイヤの緩みを低減させ、超音波振動子の位置誤差を低減できる超音波探触子を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、長手状の挿入部の先端部内に設けられた超音波振動子を揺動させるためにグリップ部内に設けられたモータの回転を前記超音波振動子に伝達する超音波探触子において、
先端が前記挿入部の先端部内に延びるように前記モータの回転軸に連結された回転シャフトと、
前記回転シャフトの先端に取り付けられた第１のプーリと、
前記超音波振動子の揺動軸に取り付けられた第２のプーリと、
前記第１、第２のプーリの間に設けられた中間プーリと、
前記第１、第２のプーリ及び前記中間プーリに架け渡されたワイヤと、
前記ワイヤが緩まないように前記中間プーリをスライドさせて前記先端部に固定するスライド機構とを、
備えた構成とした。
上記構成により、ワイヤを従来例より短くすることができるので、ワイヤの緩みを少なくし、超音波振動子の位置誤差を低減させることができる。

また、前記スライド機構は、
前記中間プーリが取り付けられ、前記先端部に形成されたスライダガイド部に沿って前記第１のプーリの回転方向と直交する方向にスライド可能なスライダ部と、
前記スライダ部を前記先端部に固定するネジとを、
有する構成とした。
上記構成により、ワイヤの緩みを少なくし、超音波振動子の位置誤差を低減させることができる。

また、前記ワイヤが両端を有する線材で形成され、前記線材の両端を固定するブロックを有し、前記ブロックが前記第１のプーリに取り付けられている構成とした。
上記構成により、ワイヤを簡単に第１、第２のプーリ及び中間プーリに架け渡すことができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の形態の超音波探触子を図１、図２、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示す。まず、これらの図において、グリップ部１内にはモータ５が配置され、モータ５は回転シャフト１０が挿入部２の先端部３まで延びるように構成されている。そして、モータ５の回転シャフト１０の先端には第１のプーリとしてプーリ６が取り付けられている。プーリ６の周面には、ワイヤ８が軸方向に抜け落ちないように一部が平坦に形成されていて、その平坦面にプレート部１６が取り付けられ、プレート部１６とプーリ６の周面の間にワイヤ係止用の溝１６ａが円周方向に形成されている。挿入部２の先端部３内には円弧状の超音波振動子４及びその回動軸９に連結された第２のプーリとしてプーリ７が配置されている。モータ５側のプーリ６の軸方向と、超音波振動子４側の回動軸９の軸方向とは直交している。

挿入部２の先端部３内にはまた、プーリ６、７の間に中間プーリ１１ａ、１１ｂが配置されている。中間プーリ１１ａはスライダ部１４に取り付けられ、スライダ部１４（及び中間プーリ１１ａ）は、先端部３のベース部３ａに形成されたスライダガイド部１５に沿ってプーリ６の軸と直交する方向にスライド可能に、かつネジ１３によりスライド方向の位置が固定可能にベース部３ａに支持されている。これらのネジ１３、スライダ部１４及びスライダガイド部１５は、中間プーリ１１ａのスライド機構１２を構成している。

そして、プーリ６、中間プーリ１１ａ、１１ｂ、プーリ７にエンドレスのワイヤ８が架け渡されている。図３Ａ〜３Ｃはワイヤ８の架け方を示している。まず、図３Ａに示すようにスライダ部１４をワイヤの緩み方向に移動させた状態でワイヤ８を超音波振動子４側のプーリ７に架けるとともに、モータ５側のプーリ６の溝１６ａ（図２参照）に係止し、次いで図３Ｂに示すように中間プーリ１１ａ、１１ｂに架ける。次いで図３Ｃに示すようにスライダ部１４をワイヤの締め付け方向にスライドさせてネジ１３により固定する。したがって、スライド機構１２は、ネジ１３でスライダ部１４とスライダ部１４に設置された中間プーリ１１ａを図３Ｃの矢印の方向に移動させることにより、ワイヤ８の緩みを防止することができる。

以上のように構成された超音波探触子についてその動作を説明する。図１において、体腔外にて操作者がグリップ部１を保持して、挿入部２を体腔内に挿入することができる。モータ５により回転シャフト１０に設置されたプーリ６を回転運動させて、プーリ６の回転運動を中間プーリ１１ａ、１１ｂを介してワイヤ８によりプーリ７に伝達して、超音波振動子４を回動軸９の周りに揺動運動させることができる。

したがって、ワイヤ８を従来例より短くすることができ、また、スライド機構１２において中間プーリ１１ａが設置されたスライダ部１４をネジ１３で固定することによりワイヤ８の緩みを防止することができる。ワイヤ８の緩みが低減することにより、超音波振動子４の位置誤差を低減させ、正確に位置決めすることができる。

なお、図示のように中間プーリ１１ａ、１１ｂは複数あってもよい。また、本実施の形態では２つある中間プーリ１１ａ、１１ｂの１つにスライド機構１２が設置されている場合を示しているが、これに限定されるものではない。

＜第２の実施の形態＞
次に図４Ａ〜４Ｄを参照して第２の実施の形態における超音波探触子について説明する。まず、図４Ａに示すようにプレート部１６にはワイヤ８の取り付け穴１７が形成されている。そして、図４Ｂに示すようにこの取り付け穴１７に、両端を有する（エンドレスでない）１本のワイヤ８の両端を挿入してプレート部１６を押しつぶすことによりワイヤ８の両端を固定する。プーリ６の周面の一部には、図４Ｃに示すように平坦面１８が形成され、図４Ｄに示すようにこの平坦面１８にプレート部１６をネジ１９により取り付ける。この第２の実施の形態によれば、エンドレスでないワイヤ８をプレート部１６によりエンドレスにして容易にプーリ６に取り付けることができる。

なお、図５において、ベース部３ａに設置された突起部２０に対向して第２プーリ７に円周状に切り欠き部１９を設置してもよい。これは、超音波振動子４が落下などによる衝撃を受けた場合、回転シャフト１０の周りに回転して、突起部２０と切り欠き部１９の端面が当たることにより、超音波振動子４がベース部３ａに当たり超音波振動子が破損することを防止することができる。

なお、ワイヤ８の緩みを防止するために、ワイヤ８に掛けるテンションは、図６におけるワイヤのテンションとワイヤの弾性率のグラフにおいて、テンションに対してワイヤの弾性率が一定となる弾性定数Ｅ０に対して、３０％以内となる弾性定数Ｅ１となるテンションの範囲が望ましい。これは、ワイヤ弾性率が低いほど、揺動時の超音波振動子４の慣性によってワイヤが弾性的に伸びることにより位置ずれが大きくなるためである。

なお、図７において、第１のプーリの直径Φｄ１と第２のプーリの直径Φｄ２と中間プーリ１１ａ、１１ｂの向かい合うプーリのワイヤが、架かる位置の間の距離Ａにおいて、Φｄ１＝Φｄ２＝Ａが望ましい。これは、ワイヤがどのプーリの回転軸に対しても垂直にかかるようにするためである。これによりワイヤのプーリの回転軸に対して斜めにかかる力を防ぎ、ワイヤのプーリ上の横滑りを低減させることができる。

本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図図１の先端部を拡大して示す断面図本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の先端部でのワイヤを第１、第２のプーリに架けた状態の断面図本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の先端部でのワイヤを中間プーリに架けた状態の断面図本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の先端部でのワイヤを架け終了状態の断面図本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のプレート部を示す構成図本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のワイヤをプレート部に固定した状態を示す構成図本発明の第２の実施の形態における超音波探触子の第１のプーリを示す構成図本発明の第２の実施の形態における超音波探触子のプレート部を第１のプーリに固定した状態を示す構成図本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図本発明の第１の実施の形態におけるワイヤテンションに関するグラフ本発明の第１の実施の形態における超音波探触子の断面図（上面）従来の超音波探触子の断面図

Claims

長手状の挿入部の先端部内に設けられた超音波振動子を揺動させるためにグリップ部内に設けられたモータの回転を前記超音波振動子に伝達する超音波探触子において、
先端が前記挿入部の先端部内に延びるように前記モータの回転軸に連結された回転シャフトと、
前記回転シャフトの先端に取り付けられた第１のプーリと、
前記超音波振動子の揺動軸に取り付けられた第２のプーリと、
前記第１、第２のプーリの間に設けられた中間プーリと、
前記第１、第２のプーリ及び前記中間プーリに架け渡されたワイヤと、
前記ワイヤが緩まないように前記中間プーリをスライドさせて前記先端部に固定するスライド機構とを、
備えたことを特徴とする超音波探触子。
前記スライド機構は、
前記中間プーリが取り付けられ、前記先端部に形成されたスライダガイド部に沿って前記第１のプーリの回転方向と直交する方向にスライド可能なスライダ部と、
前記スライダ部を前記先端部に固定するネジとを、
有することを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
前記ワイヤが両端を有する線材で形成され、前記線材の両端を固定するブロックを有し、前記ブロックが前記第１のプーリに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。