WO2004058073A1 - 超音波探触子 - Google Patents

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shaft
ultrasonic
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Masahiko Kadokura
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe that inserts an ultrasonic transducer into a body cavity and transmits and receives ultrasonic waves to and from a living body using the ultrasonic transducer.
  • An ultrasound probe inserted into a body cavity as an ultrasound diagnostic device used in the medical field, which inserts an ultrasound transducer into the body cavity of the subject and performs ultrasound scanning inside the body The child is known.
  • Fig. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional body cavity insertion type ultrasonic probe (hereinafter, referred to as "conventional example 1J").
  • the probe is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-325750.
  • This probe is inserted into a body cavity, and is gripped by an operator outside the body cavity.
  • the insertion section 102 has an elongated rod shape, and a vibrator unit 103 is built in the vicinity of the distal end thereof.
  • the oscillating mechanisms are arranged in parallel with each other so as to sandwich the vibrator unit 103.
  • the grip portion 101 has a motor 108 that generates a driving force for driving the swing mechanism. Is built-in The motor 108 is connected to the shaft 107. In such an ultrasonic probe, when the motor 108 is driven, the shaft 107 rotates around the axis of the insertion portion, and this rotational force is connected via the bevel gear 106.
  • the connecting arm 105 rotates around an axis (hereinafter, referred to as the "oscillation axis") that is orthogonal to the insertion axis. Due to the rotation of the connecting arm 105, the arm members 104 move backward and backward with each other while maintaining the parallel state, whereby the oscillation of the vibrator unit 103 is realized.
  • the bevel gear 106 is used as a means for converting the rotational movement about the insertion part axis of the shaft into the rotational movement about the swing axis. Therefore, when this swing mechanism was driven, vibration due to contact between the gears was likely to occur. Such a vibration is a problem because it hinders a smooth swinging motion of the ultrasonic vibrator, that is, a smooth ultrasonic scan, and makes it difficult to obtain an accurate ultrasonic image.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another structure of a conventional body cavity insertion type ultrasonic probe (hereinafter, referred to as “conventional example 2”).
  • An ultrasonic probe having such a structure is described in, for example, JP-A-10-179588.
  • This probe has an insertion portion 102 provided with a vibrator unit 103 and a drip portion 101 provided with a motor 108, as in Conventional Example 1.
  • the swing mechanism for swinging the oscillator unit includes a drive pulley 109 connected to the rotating shaft of the motor 108 and an oscillator unit 101 It has a driven bully 1 11 connected to the shaft 1 10 and a wire 1 12 laid between these pulleys.
  • the present invention provides an ultrasonic probe capable of obtaining an accurate ultrasonic image by smoothly oscillating the ultrasonic vibrator and reducing the displacement of the ultrasonic vibrator.
  • the purpose is to provide.
  • an ultrasonic probe is an ultrasonic probe having an insertion part inserted into a body cavity and a grip part gripped by an operator outside the body cavity.
  • the insertion section includes a transducer unit for transmitting and receiving ultrasonic waves, a rotation shaft provided on the transducer unit, and a swing for pivoting the transducer unit about the rotation axis.
  • a drip portion having a motor for driving the rocking mechanism, wherein the rocking mechanism includes a shaft connected to the motor, and a shaft connected to the motor.
  • a first pulley provided at an end different from the end connected to the motor; a second pulley provided coaxially with the rotation shaft; and a first pulley and a second pulley.
  • a wire wrapped around a pulley, and the rotation of the motor is The vibration is transmitted to the vibrator unit via a shaft, the first pulley, the wire, and the second pulley.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of the ultrasonic probe according to the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic diagram for explaining a structure inside an insertion portion of the ultrasonic probe.
  • FIG. 2B is a schematic diagram for explaining the structure inside the insertion portion of the ultrasonic probe.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the diameter and the rotation angle of the first and second pulleys in the ultrasonic probe.
  • FIG. 4A is a schematic diagram for explaining a preferable example of a relationship between a rotation axis of a pulley and a traveling direction of a wire in the ultrasonic probe.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing another example of the relationship between the rotation axis of the pulley and the traveling direction of the wire in the ultrasonic probe.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of the ultrasonic probe according to Conventional Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of an ultrasonic probe according to Conventional Example 2.
  • the driving force of the motor of the grip portion is transmitted to the first pulley via the shaft and rotated, and the rotational movement of the first pulley is transmitted via the wire.
  • the vibrator unit can be driven.
  • the vibrator unit is swung by the wire drive without using a gear, undesired vibrations generated when the swing mechanism is driven can be reduced.
  • the driving force of the motor is transmitted to the swing mechanism of the insertion portion through the shaft, and the driving force is transmitted to the vibrator unit by a wire. Therefore, the length of the wire can be made relatively short, the slack of the wire can be reduced, and the displacement of the vibrator cut can be reduced.
  • the diameter of the first pulley and the diameter of the second pulley are the same. According to this preferred example, since the rotation angles of the first pulley and the second pulley are the same, control of the oscillating motion of the ultrasonic transducer becomes easy.
  • a traveling direction of the wire on an outer peripheral surface of the first pulley is orthogonal to a rotation axis direction of the first pulley, and an outer peripheral surface of the second pulley is provided. It is preferable that the traveling direction of the wire in the above is orthogonal to the rotation axis direction of the second pulley. According to this preferred example, it is possible to suppress the wire from sliding on the outer peripheral surface of the pulley in the direction of the rotation axis of the bury.
  • the two are arranged so that the rotation axis direction of the shaft and the rotation axis direction of the transducer unit are orthogonal to each other. It is preferable that the traveling direction of the wire is changed vertically between the first pulley and the second bury. According to this preferred example, it is possible to suppress the wire from sliding on the outer peripheral surface of the pulley in the rotation axis direction of the pulley.
  • the swing mechanism has, for example, a third pulley for changing the running direction of the wire in the vertical direction.
  • a groove for hooking the wire is formed on an outer peripheral surface of the first pulley and the second pulley. According to this preferred example as well, it is possible to prevent the wire from slipping in the rotation axis direction of the pulley on the outer peripheral surface of the pulley.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one example of the ultrasonic probe of the present invention.
  • This ultrasonic probe includes an insertion section 2 inserted into a body cavity, and a drip section 1 gripped by an operator outside the body cavity.
  • the grip portion 1 has a built-in motor 5 for generating a driving force for driving a swing mechanism described later.
  • the grip unit 1 has a built-in motor control system for controlling the rotation angle, rotation direction, rotation speed, and the like of the motor 5.
  • a cable is drawn out from the drip portion 1 and can be connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body by this cable.
  • the introduction unit 2 includes an ultrasonic transducer storage part 2a disposed at the tip thereof and a mouth part 2b for disposing the ultrasonic transducer storage part 2a at a desired position in a body cavity.
  • the transducer unit 4 is stored in the ultrasonic transducer storage section 2a.
  • the vibrator unit 4 includes an ultrasonic vibrator 4b, a holder 4a for holding the same, and a support shaft 4c for supporting the holder 4a. Both ends of the support shaft 4c are rotatably supported by bearings (not shown) provided on the inner wall surface of the housing 3 of the ultrasonic transducer housing 2a. This allows the ultrasonic transducer 4b held by the holder 4a to swing about the support shaft 4c in conjunction with the rotation of the support shaft 4c.
  • an acoustic lens is disposed so as to face the ultrasonic transmitting / receiving surface of the ultrasonic vibrator 4b, and the acoustic lens is disposed between the ultrasonic vibrator 4b and the acoustic lens. Is filled with an acoustic coupling medium, and a backing layer that absorbs ultrasonic waves is arranged on the back of the transmitting / receiving surface of the ultrasonic transducer 4b. Also, the transducer unit 4 supplies power to the ultrasonic transducer. A plurality of signal lines for transmitting and receiving air signals are drawn out, and these signal lines are led to the drip unit 1 through the mouth 2b.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of the swing mechanism
  • FIG. 2B is a view from below.
  • the swing mechanism includes a shaft 9 connected to the motor 5, a first pulley 6 attached to a tip of the shaft 9, a second pulley 7 attached to the vibrator unit 4, A wire 8 is provided between these pulleys.
  • the shaft 9 may be, for example, a flexible shaft and is arranged in the rod portion 2b. As described above, since the signal line drawn from the ultrasonic transducer is arranged in the rod portion 2b, a cover is provided on the shaft 9 to prevent the signal line from coming into contact with the signal line. It is preferable that
  • first pulley 6, the second pulley 7, and the wire 8 are arranged in the ultrasonic transducer housing 2a.
  • the first pulley 6 has its rotation axis coinciding with the rotation axis of the shaft 9 (hereinafter, referred to as the “shaft axis”)
  • the second bury 7 has its rotation axis coincident with the vibrator unit 4. It is mounted to coincide with the rotation axis (ie, the support axis 4c).
  • An endless (ie, loop-shaped) wire 8 is stretched between these pulleys so as to run.
  • the first pulley 6 is rotated in conjunction with the rotation of the shaft 9, and the rotational motion is transmitted to the second pulley 7 via the wire 8 to rotate the second pulley 7.
  • the vibrator unit 4 can be rotated (oscillated) in conjunction with the rotation.
  • the diameter of the first pulley 6 and the diameter of the second pulley 7 are the same.
  • the “diameter” is the diameter of the portion of the pulley where the wire is hooked. Means diameter.
  • the diameter of the pulley is the diameter of a cross section obtained by cutting the pulley along the groove.
  • the rotation of the motor 5 is transmitted to the first pulley 6 as it is (that is, the rotation angle of the motor 5 is the same as the rotation angle of the first pulley 6), and the rotation of the second pulley 7 Is transmitted to the vibrator unit 4 as it is (ie, the rotation angle of the second pulley 7 is the same as the rotation angle of the vibrator unit 4). If the rotation angle of the second pulley 7 is the same as that of the second pulley 7, the rotation angle of the motor 5 and the vibrator unit 4 can be the same. As a result, it is possible to easily control the moving motion of the ultrasonic vibrator by a relatively simple motor control system.
  • the wire 8 travels on the outer peripheral surface of the first pulley 6 in a direction orthogonal to the rotation axis of the first pulley 6, and on the outer peripheral surface of the second pulley 7, It is preferable to travel in a direction perpendicular to the rotation axis of the pulley 7.
  • ⁇ As shown in Fig. 4B, for example, when the traveling direction of the wire 8 is not perpendicular to the rotation axis 4c of the pulley 7 (when the angle in the figure is not 90 degrees), the pulling force of the wire As (F), in addition to the force (F 1) acting in the direction orthogonal to the pulley rotation axis 4c, it acts in a direction parallel to the pulley rotation axis 4c.
  • a force (F 2) is generated. When such a force (F 2) acting in a direction parallel to the rotation axis is generated, the phenomenon that the wire slides in the rotation axis direction of the pulley on the peripheral surface of the pulley is likely to occur.
  • the effect of suppressing wire slip as described above increases as the angle between the rotation axis of the pulley and the traveling direction of the wire approaches 90 degrees.
  • this angle does not need to be exactly 90 degrees, but may be any range in which the wire does not slip or, if it does, can be suppressed to an acceptable degree.
  • Such an angle range depends on the material and surface condition of the pulley and wire, but is, for example, 90 ⁇ 10 degrees, and preferably 90 degrees, 5 degrees.
  • the first pulley 6 It is necessary to change the traveling direction of the puller 8 on the peripheral surface and on the peripheral surface of the second pulley 7.
  • intermediate pulleys 10 and 11 for changing the traveling direction of the wire 8 may be provided between the first pulley 6 and the second pulley 7 as shown in the figure. .
  • the motor 5 is driven, and this rotational motion is Transmit to 6 and rotate it.
  • the rotational motion of the first pulley 6 is transmitted to the second pulley 7 via a wire 8 and is rotated.
  • the wire 8 travels on the first pulley 6 in a direction perpendicular to the rotation axis of the first pulley 6, but the traveling direction changes on the intermediate pulleys 10 and 11 and the second pulley 6 In the upper section 7, the vehicle runs in a direction perpendicular to the rotation axis of the second pulley 7.
  • the motion about the rotation axis of the first pulley 6 (ie, the shaft) is converted into the motion about the rotation axis of the second pulley 7 (ie, the support axis 4 c) and transmitted. it can.
  • the oscillator unit 4 swings around the support shaft 4c.
  • the ultrasonic vibrator is caused to oscillate by wire driving, so that the contact of gears, which has been a problem in the first conventional example, is eliminated, and the oscillating mechanism is used. Undesired vibrations that occur when driving the motor can be reduced.
  • the driving force of the motor is not transmitted directly to the boogie and the wire but is transmitted through the shaft, the length of the wire can be made relatively short. As a result, the slack of the wire can be reduced, and the displacement of the ultrasonic transducer can be reduced.
  • This ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe and an apparatus main body as main components.
  • the ultrasonic probe is the ultrasonic probe according to the present embodiment as described above.
  • a control unit for driving the probe a transmitting and receiving unit for transmitting and receiving signals to and from the probe, an image forming unit for generating an image of the test object based on the received signals, And an image display unit for displaying the obtained tomographic image.
  • the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus will be described below.
  • the operator holds the grip portion of the probe outside the body cavity, inserts the insertion portion into the body cavity,
  • An ultrasonic transducer housing is arranged near the test object.
  • an electric signal (transmission signal) is transmitted from the transmission / reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus to the ultrasonic probe.
  • the transmission signal is converted into ultrasonic waves by the ultrasonic transducer of the probe and transmitted to the test object.
  • This ultrasonic wave is reflected by the test object, and a part of the reflected wave is received by the ultrasonic vibrator, converted into an electric signal (received signal), and transmitted to the transmission / reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus. .
  • the oscillation of the ultrasonic transducer is realized by driving the motor with a drive signal from the control unit of the ultrasonic diagnostic apparatus and operating the oscillation mechanism of the probe as described above.
  • the received signal is output to the image forming unit after being subjected to various processes, and the image forming unit creates an ultrasonic image (such as a tomographic image) of the test object based on the received signal. Is output to
  • the smooth oscillation motion of the ultrasonic transducer that is, the smooth ultrasonic Scanning can be performed and accurate ultrasound images can be obtained.
  • the slack of the wire of the swing mechanism in the ultrasonic probe can be reduced, and the displacement of the ultrasonic transducer can be reduced, an accurate ultrasonic image can be obtained.
  • the ultrasonic probe of the present invention as described above, it is possible to realize smooth ultrasonic scanning of the ultrasonic transducer and to reduce the displacement of the ultrasonic transducer. . Therefore, it is suitable for use in various medical fields as a probe constituting an ultrasonic diagnostic apparatus.

Abstract

本発明の超音波探触子は、体腔内に挿入される挿入部と、体腔外にて操作者により把持されるグリップ部１とを有する。前記挿入部２は、振動子ユニット４と、これに設けられた回転軸と、振動子ユニット4を回転軸を中心に揺動させる揺動機構とを有し、前記グリップ部１は、前記揺動機構を駆動する駆動力を発生するモータ５を有する。前記揺動機構は、前記モータ５に連結されたシャフト９と、前記シャフト９に同軸的に取り付けられた第１のプーリ６と、前記振動子ユニット４の回転軸に同軸的に取り付けられた第２のプーリ７と、前記第１のプーリ６と前記第２のプーリ７とに掛け渡されたワイヤ８とを有する。

Description

明 細 超音波探触子
[技術分野]
本発明は、 超音波振動子を体腔内に挿入し、 この超音波振動子により 生体内に対して超音波の送受信を行なう超音波探触子に関するものであ る。
[背景技術]
医療分野において使用される超音波診断装置を構成する探触子として, 超音波振動子を被検者の体腔内に挿入し、 体内において超音波走査を行 う、 体腔内挿入型超音波探触子が知られている。
図 5は、 従来の体腔挿入型超音波探触子の構造を示す模式的な断面図 である（以下、「従来例 1 Jという。）。このような構造の超音波探触子は、 例えば、 特開平 2 0 0 1 - 3 2 7 5 0 1号公報に記載されている。 この 探触子は、 体腔内に挿入される揷入部 1 0 2と、 体腔外において操作者 に把持されるダリップ部 1 0 1とを備えている。 挿入部 1 0 2は細長い ロッド形状を有しており、 その先端付近に振動子ュニット 1 0 3が内蔵 されている。 更に、 揷入部 1 0 2には、 この振動子ュニット 1 0 3を揺 動させるための揺動機構が内蔵されている。 従来例 1において、 揺動機 構は、 振動子ユニット 1 0 3を挟持するように互いに平行に配置された 一対のアーム部材 1 0 4と、 このアーム部材 1 0 4に連結された連結ァ —ム 1 0 5と、 この連結アーム 1 0 5と傘歯車 1 0 6を介して連結され たシャフト 1 0 7とで構成されている。 一方、 グリップ部 1 0 1には、 前記揺動機構を駆動するための駆動力を発生するモー夕 1 0 8が内蔵さ れており、 このモータ 1 0 8は前記シャフト 1 0 7に連結されている。 このような超音波探触子においては、 モータ 1 0 8を駆動させると、 シ ャフ ト 1 0 7が揷入部の軸回りに回転し、 この回転力が傘歯車 1 0 6を 介して連結アーム 1 0 5に伝達され、 連結アーム 1 0 5が揷入部軸に直 交する軸 （以下、 「揺動軸」 という。） 周りに回転する。 この連結アーム 1 0 5の回転により、 アーム部材 1 0 4が平行状態を維持したまま相互 に逆進退し、 これにより振動子ュニッ ト 1 0 3の揺動が実現する。
しかしながら、 上記従来例 1においては、 シャフトの揷入部軸周りの 回転運動を、 揺動軸周りの回転運動に変換する手段として、 傘歯車 1 0 6が使用されている。 そのため、 この揺動機構を駆動させた時に、 歯車 同士のあたりによる振動が発生しやすかつた。 このような振動は、 超音 波振動子の円滑な揺動運動、 すなわち円滑な超音波走査の妨げとなり、 正確な超音波画像を得ることを困難とするため、 問題であった。
図 6は、 従来の体腔挿入型超音波探触子の別の構造を示す模式的な断 面図である （以下、 「従来例 2」 という。）。 このような構造の超音波探触 子は、 例えば、 特開平 1 0— 1 7 9 5 8 8号公報に記載されている。 こ の探触子は、 従来例 1と同様に、 振動子ュニット 1 0 3を備えた揷入部 1 0 2と、 モータ 1 0 8を備えたダリップ部 1 0 1とを有している。 従 来例 2において、 振動子ユニッ トを揺動させるための揺動機構は、 モー タ 1 0 8の回転軸に連結された駆動プーリ 1 0 9と、 振動子ュニッ ト 1 0 3の揺動軸 1 1 0に連結された従動ブーリ 1 1 1と、 これらのプーリ の間に掛け渡されたワイヤ 1 1 2とを備えている。 このような超音波探 触子においては、 モータ 1 0 8を駆動させると、 駆動プーリ 1 0 9が回 転し、 これによつてワイヤ 1 1 2が走行する。 このワイヤ 1 1 2の走行 によって従動プーリ 1 1 1が回転し、 これに連結した振動子ユニッ ト 1 0 3の摇動が実現する。 このように、 従来例 2においては、 プーリおよびワイヤで構成された 揺動機構を採用している。 しかしながら、 このワイヤ 1 1 2が、 グリ ツ プ部 1 0 1のモータ 1 0 8に設けられた駆動プーリ 1 0 9と、 揷入部 1 0 2先端の振動子ュニット 1 0 3に設けられた従動プーリ 1 1 1 との間 に掛け渡されるため、 ワイヤ長が長くなる。 そのため、 ワイヤの弛みが 発生しやすく、 従動プーリの位置ずれ、 ひいてはこれに連結された超音 波振動子の位置ずれが発生しやすかつた。 このような位置ずれもまた、 正確な超音波画像を得ることを困難とするため、 問題であった。 [発明の開示]
本発明は、 超音波振動子を円滑に揺動運動させ、 かつ、 超音波振動子 の位置ずれを低減することによって、 正確な超音波画像を得ることを可 能とする超音波探触子を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、 本発明の超音波探触子は、 体腔内に挿入さ れる揷入部と、 体腔外にて操作者により把持されるグリップ部とを有す る超音波探触子であって、 前記挿入部は、 超音波を送受信するための振 動子ユニッ トと、 前記振動子ユニットに設けられた回転軸と、 前記振動 子ユニットを前記回転軸を中心として摇動させる揺動機構とを有し、 前 記ダリ ップ部は、 前記揺動機構を駆動するためのモータを有しており、 前記揺動機構は、 前記モータと連結されたシャフ トと、 前記シャフ トの 前記モータと連結された端部とは別の端部に設けられた第 1のプーリ と、 前記回転軸に同軸的に設けられた第 2のプーリと、 前記第 1のプーリお よび第 2のプーリに掛け渡されたワイヤとを有し、 前記モータの回転運 動は、 前記シャフ ト、 前記第 1のプーリ、 前記ワイヤおよび前記第 2の プーリを介して、 前記振動子ユニットに伝達されることを特徴とする。 [図面の簡単な説明]
図 1は、 本発明に係る超音波探触子の構造の一例を示す模式的な断面 図である。
図 2 Aは、 上記超音波探触子の揷入部内部の構造を説明するための模 式図である。
図 2 Bは、 上記超音波探触子の揷入部内部の構造を説明するための模 式図である。
図 3は、 上記超音波探触子における第 1および第 2のプーリの直径お よび回転角度の関係を説明するための模式図である。
図 4 Aは、 上記超音波探触子におけるプーリの回転軸とワイヤの走行 方向との関係の、 好ましい例を説明するための模式図である。
図 4 Bは、 上記超音波探触子におけるプーリの回転軸とワイヤの走行 方向との関係の、 別の一例を示す模式図である。
図 5は、 従来例 1に係る超音波探触子の構造を示す模式図である。 図 6は、 従来例 2に係る超音波探触子の構造を示す模式図である。
[発明を実施するための最良の形態]
上記本発明の超音波探触子においては、 グリップ部のモータによる駆 動力を、 シャフ トを介して第 1のプーリに伝達してこれを回転させ、 第 1のプーリの回転運動をワイヤを介して第 2のプーリに伝達してこれを 回転させることにより、 振動子ユニットを摇動させることができる。 こ のように、 振動子ユニットを、 歯車を使用することなく、 ワイヤ駆動に より揺動させるため、 揺動機構を駆動させる際に発生する望ましからざ る振動を低減することができる。
また、 モータの駆動力はシャフ トを通じて挿入部の揺動機構に伝達さ れ、 ここで前記駆動力はワイヤによって振動子ュニッ トに伝達される。 そのため、 ワイヤの長さを比較的短くすることができ、 ワイヤの弛みを 低減することができ、 振動子ュ-ッ トの位置ずれを低減することが可能 となる。
前記超音波探触子においては、 前記第 1のプーリの直径と前記第 2の プーリの直径とが、 同一であることが好ましい。 この好ましい例によれ ば、 第 1のプーリと第 2のプーリの回転角度が同一となるため、 超音波 振動子の揺動運動の制御が容易となる。
また、 前記超音波探触子においては、 前記第 1のプーリの外周面にお ける前記ワイヤの走行方向が、前記第 1のプーリの回転軸方向に直交し、 前記第 2のプーリの外周面における前記ワイヤの走行方向が、 前記第 2 のプーリの回転軸方向に直交していることが好ましい。 この好ましい例 によれば、 プーリの外周面上においてワイヤがブーリの回転軸方向に滑 ることを抑えることができる。
また、 前記超音波探触子においては、 前記シャフ トの回転軸方向と前 記振動子ユニッ トの回転軸方向とが直交するように、 前記両者が配置さ れており、 前記揺動機構において、 前記第 1のプーリと前記第 2のブー リとの間で、 前記ワイヤの走行方向が垂直方向に変化していることが好 ましい。 この好ましい例によれば、 プーリの外周面上においてワイヤが プーリの回転軸方向に滑ることを抑えることができる。
この好ましい例を実現するための形態としては、 前記揺動機構が、 例 えば、 前記ワイヤの走行方向を垂直方向に変えるための第 3のプーリを 有する形態が挙げられる。
また、 前記超音波探触子においては、 前記第 1のプーリおよび前記第 2のプーリの外周面に、 前記ワイヤを掛止するための溝が形成されてい ることが好ましい。 この好ましい例によっても、 プーリの外周面上にお いてワイヤがプーリの回転軸方向に滑ることを抑えることができる。 以下、 本発明の実施の形態について、 図面を用いて説明する。
図 1は、 本発明の超音波探触子の一例を示す模式的な断面図である。 この超音波探触子は、 体腔内に挿入される挿入部 2と、 体腔外において 操作者によって把持されるダリ ップ部 1とを備えている。
グリップ部 1には、 後述する揺動機構を駆動させる駆動力を発生する ためのモータ 5が内蔵されている。 更に、 図示を省略するが、 グリップ 部 1には、 このモータ 5の回転角度、 回転方向および回転速度などを制 御するためのモータ制御系が内蔵されている。また、図示を省略するが、 このダリップ部 1からはケーブルが引き出されており、 このケーブルに よって超音波診断装置本体に接続することができる。
揷入部 2は、 その先端部に配置される超音波振動子格納部 2 a と、 こ の超音波振動子格納部 2 aを体腔内の所望の位置に配するための口ッド 部 2 bとを含む。
揷入部 2において、 その超音波振動子格納部 2 a内には、 振動子ュニ ット 4が格納されている。 振動子ュニット 4は、 超音波振動子 4 bと、 これを保持するホルダ 4 aと、 ホルダ 4 aを支持する支持軸 4 cとを備 えている。 この支持軸 4 cは、 超音波振動子格納部 2 aの筐体 3の内壁 面に設けられた軸受け （図示せず。） によって、 その両端部を回動自在に 支持される。これにより、ホルダ 4 aに保持された超音波振動子 4 bを、 支持軸 4 cの回転に連動させて、 この支持軸 4 cを軸として揺動させる ことが可能となる。
また、 図示を省略するが、 振動子ユニット 4においては、 超音波振動 子 4 bの超音波の送受信面と対向するように音響レンズが配置され、 超 音波振動子 4 bと音響レンズとの間に音響結合媒体が充填され、 超音波 振動子 4 bの送受信面の背面に、 超音波を吸収するバッキング層が配置 されている。 また、 振動子ユニット 4からは、 超音波振動子に対して電 気信号の送受信を行なうための複数の信号線が引き出されており、 この 信号線は、 口ッド部 2 bを通してダリップ部 1に導かれる。
更に、 挿入部 2には、 この振動子ユニット 4を揺動させるための揺動 機構が内蔵されている。 図 2 Aは、 この揺動機構の構造の一例を示す模 式的な断面図であり、 図 2 Bはこれを下方から見たものである。 この揺 動機構は、 前記モータ 5に連結されたシャフ ト 9と、 シャフ ト 9の先端 に取り付けられた第 1のプーリ 6と、 振動子ュニッ ト 4に取り付けられ た第 2のプーリ 7と、 これらのプーリ間に掛け渡されたワイヤ 8とを備 えている。
シャフ ト 9は、 例えばフレキシブルシャフ トであってもよく、 ロッド 部 2 b内に配置される。 なお、 ロッド部 2 b内には、 前述したように、 超音波振動子から引き出された信号線が配置されるため、 この信号線と の接触を防止するため、 シャフ ト 9にはカバーが設けられていることが 好ましい。
一方、 第 1のプーリ 6、 第 2のプーリ 7およびワイヤ 8は、 超音波振 動子格納部 2 a内に配置される。 第 1のプーリ 6は、 その回転軸がシャ フト 9の回転軸 （以下、 「シャフ ト軸」 という。） と一致し、 第 2のブー リ 7は、 その回転軸が振動子ユニッ ト 4の回転軸 （すなわち、 支持軸 4 c ) と一致するように取り付けられる。 そして、 これらのプーリ間に、 無端 （すなわち、 ループ状） のワイヤ 8が走行可能なように掛け渡され ている。 これにより、 シャフト 9の回転に連動させて第 1のプーリ 6を 回転させ、 この回転運動をワイヤ 8を介して第 2のプーリ 7に伝達して これを回転させ、 この第 2のプーリ 7の回転に連動させて振動子ュニッ ト 4を回転 （揺動） させることができる。
第 1のプーリ 6の直径と、 第 2のプーリ 7の直径とは同一であること が好ましい。 なお、 「直径」 とは、 プーリのワイヤが掛止される部分の直 径を意味する。 例えば、 プーリの外周面にワイヤ溝が形成されている場 合、 プーリの直径とは、 この溝に沿ってプーリを切断した断面の直径と なる。
図 3に示すように、 第 1および第 2のプーリの直径を、 それぞれ、 d 1および d 2とし、 第 1および第 2のプーリの回転角度を、 それぞれ、 θ 1および 0 2とすると、 これらの値には、 通常、 0 1 X d l = 0 2 X d 2なる関係が成立する。 よって、 第 1のプーリ 6の直径 d 1と、 第 2 のプーリ 7の直径 d 2とを同じにすることで、 Θ 1 = 6 2とすることが でき、 第 1のプーリ 6の回転角度と第 2のプーリ 7の回転角度を同じに することができる。
例えば、 モータ 5の回転が第 1のプーリ 6にそのまま伝達され （すな わち、モータ 5の回転角度が第 1のプーリ 6の回転角度と同一である。）、 第 2のプーリ 7の回転が振動子ュニッ ト 4にそのまま伝達される （すな わち、 第 2のプーリ 7の回転角度が振動子ュニッ ト 4の回転角度と同一 である。）場合、第 1のプーリ 6の回転角度と第 2のプーリ 7の回転角度 が同一であれば、 モータ 5と振動子ュニット 4の回転角度を同一とする ことができる。 その結果、 比較的簡単なモータ制御系によって、 容易に 超音波振動子の摇動運動の制御することが可能となる。
また、 ワイヤ 8は、 第 1のプーリ 6の外周面上においては第 1のプー リ 6の回転軸に直交する方向に走行し、 第 2のプーリ 7の外周面上にお いては第 2のプーリ 7の回転軸に直交する方向に走行することが好まし い。 · 図 4 Bに示すように、 例えば、 プーリ 7の回転軸 4 cに対してワイヤ 8の走行方向が直交していない場合（図中の角度ひが 9 0度でない場合）、 ワイヤを引っ張る力 （F ) としては、 プーリの回転軸 4 cに直交する方 向に働く力 （F 1 ) のほかに、 プーリの回転軸 4 c と平行な方向に働く 力 （F 2 ) とが発生する。 このような回転軸と平行な方向に働く力 （F 2 ) が発生すると、 プーリの周面上において、 ワイヤがプーリの回転軸 方向に滑るという現象が生じやすくなる。
これに対して、 図 4 Aに示すように、 プーリ 7の回転軸 4 cに対して ワイヤ 8の走行方向が直交する場合（図中の角度 αが 9 0度である場合）、 プーリの回転軸と平行な方向に働く力が発生しないため、 プーリの周面 上におけるワイヤの滑りを抑制することができる。
上記のようなワイヤ滑り抑制効果は、 プーリの回転軸とワイヤの走行 方向との角度が 9 0度に近いほど大きくなる。 しかしながら、 この角度 は厳密に 9 0度である必要はなく、 ワイヤの滑りが生じないか、 または 生じたとしても許容できる程度に抑制できる範囲であればよい。 このよ うな角度の範囲は、 プーリおよびワイヤの材料および表面状態などにも よるが、 例えば 9 0 ± 1 0度、 好ましくは 9 0土 5度である。
第 1のプーリ 6の回転軸と第 2のプーリ 7の回転軸とが互いに平行で ない場合、 両プーリにおいて回転軸に直交する方向にワイヤ 8を走行さ せるためには、 第 1のプーリ 6周面上と第 2のプーリ 7周面上とで、 ヮ ィャ 8の走行方向を変化させる必要がある。 このような場合、 図に示す ように、 第 1のプーリ 6と第 2のプーリ 7との間に、 ワイヤ 8の走行方 向を変化させるための中間プーリ 1 0、 1 1を設ければよい。
また、 上記のようなワイヤの滑りを抑制する別の方法としては、 プー リの外周面に周方向に伸びるワイヤ溝を形成し、 このワイヤ溝にワイヤ を掛止するという方法が挙げられる。 更に、 このワイヤ溝の形成と、 中 間プーリによるワイヤの走行方向の変換とを併用すれば、 ワイヤの滑り をほぼ確実に防止することも可能である。
次に、 上記超音波探触子の動作について説明する。
モータ 5を駆動させ、 この回転運動をシャフト 9を介して第 1のプー リ 6に伝達し、 これを回転させる。 この第 1のプーリ 6の回転運動を、 ワイヤ 8を介して第 2のプーリ 7に伝達し、 これを回転させる。 このと き、 ワイヤ 8は、 第 1のプーリ 6上では第 1のプーリ 6の回転軸に直行 する方向に走行するが、 中間プーリ 1 0および 1 1において走行方向が 変化し、 第 2のプーリ上 7では第 2のプーリ 7の回転軸に直行する方向 に走行する。 これにより、 第 1のプーリ 6の回転軸 （すなわち、 シャフ ト軸） 周りの運動を、 第 2のプーリ 7の回転軸 （すなわち、 支持軸 4 c ) 周りの運動に変換して伝達することができる。 この第 2のプーリ 7の回 転に連動して、 振動子ュニッ ト 4が支持軸 4 c周りに揺動運動する。
このように、 上記超音波探触子においては、 超音波振動子をワイヤ駆 動により揺動運動させるため、 前述の従来例 1で問題とされていたよう な歯車の当たりがなくなり、 揺動機構を駆動させる際に発生する望まし からざる振動を低減することができる。 また、 モータの駆動力を、 ブー リおよびワイヤに直接伝達するのではなく、 シャフ トを介して伝達する ため、 ワイヤの長さを比較的短くすることができる。 その結果、 ワイヤ の弛みを低減することができ、 超音波振動子の位置ずれを低減すること が可能となる。
次に、 上記超音波探触子を用いた超音波診断装置の一例について説明 する。 この超音波診断装置は、 主な構成要素として、 超音波探触子およ び装置本体を備えている。 超音波探触子は、 前述したような本実施形態 にかかる超音波探触子である。 装置本体は、 探触子を駆動させる制御部 と、 探触子に対して信号の送受信を行なう送受信部と、 受信された信号 に基づいて被検物の画像を作成する画像構成部と、 作成された断層像を 表示する画像表示部とを備えている。
上記超音波診断装置の動作について以下に説明する。 まず、 体腔外に て操作者が探触子のグリップ部を保持して、挿入部を体腔内に挿入して、 被検物の近傍に超音波振動子格納部を配置する。 次に、 超音波診断装置 の送受信部から、 電気信号 （送信信号） を超音波探触子に送信する。 送 信信号は、 探触子の超音波振動子において超音波に変換されて、 被検物 に送波される。 この超音波は被検物で反射され、 その反射波の一部が超 音波振動子で受波され、 電気信号 （受信信号） に変換されて、 超音波診 断装置の送受信部に送信される。 この送受信動作を、 探触子において超 音波振動子の揺動運動を実施しながら、 操り返し行なうことにより、 超 音波の走査が可能となる。 なお、 超音波振動子の揺動は、 超音波診断装 置の制御部からの駆動信号によりモータを駆動させて、 探触子の揺動機 構を前述したように動作させることによって実現する。 そして、 受信信 号が各種の処理を受けた後に画像構成部に出力され、 画像構成部におい て受信信号に基づいて被検物の超音波画像 （断層像など） が作成され、 これが画像表示部に出力される。
上記超音波診断装置によれば、 超音波探触子において揺動機構を駆動 させる際の望ましからざる振動が低減されるため、 超音波振動子の円滑 な揺動運動、 すなわち円滑な超音波走査を実施することができ、 正確な 超音波画像を得ることができる。 また、 超音波探触子において揺動機構 のワイヤの弛みを低減することができ、 超音波振動子の位置ずれを低減 することができるため、 正確な超音波画像を得ることができる。
[産業上の利用可能性]
本発明の超音波探触子によれば、 前述したように、 超音波振動子の円 滑な超音波走査を実現することができ、 且つ、 超音波振動子の位置ずれ を低減することができる。 そのため、 超音波診断装置を構成する探触子 として、 各種医療分野での活用に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 体腔内に挿入される揷入部と、 体腔外にて操作者により把持され るダリップ部とを有する超音波探触子であって、
前記揷入部は、 超音波を送受信するための振動子ユニットと、 前記振 動子ュニットに設けられた回転軸と、 前記振動子ュニットを前記回転軸 を中心として揺動させる揺動機構とを有し、 前記グリップ部は、 前記揺 動機構を駆動するためのモータを有しており、
前記揺動機構は、 前記モータと連結されたシャフトと、 前記シャフ ト の前記モータと連結された端部とは別の端部に設けられた第 1のプーリ と、 前記回転軸に同軸的に設けられた第 2のプーリと、 前記第 1のブー リおよび第 2のプーリに掛け渡されたワイヤとを有し、
前記モータの回転運動は、 前記シャフ ト、 前記第 1のプーリ、 前記ヮ ィャおよび前記第 2のプーリを介して、 前記振動子ュニットに伝達され ることを特徴とする超音波探触子。
2 . 前記第 1のプーリの直径と前記第 2のプーリの直径とが、 同一で ある請求項 1に記載の超音波探触子。
3 . 前記第 1のプーリの外周面における前記ワイヤの走行方向が、 前 記第 1のプーリの回転軸方向に直交し、 前記第 2のプーリの外周面にお ける前記ワイヤの走行方向が、 前記第 2のプーリの回転軸方向に直交し ている請求項 1または 2記載の超音波探触子。
4 . 前記シャフ トの回転軸方向と前記振動子ユニッ トの回転軸方.向と が直交するように、 前記両者が配置されており、 前記揺動機構において、 前記第 1のプーリ と前記第 2のプーリとの間 で、 前記ワイヤの走行方向が垂直方向に変化している請求項 1〜 3のい ずれかに記載の超音波探触子。
5 . 前記揺動機構が、 前記ワイヤの走行方向を垂直方向に変化させる ための第 3のプーリを有する請求項 4記載の超音波探触子。
6 . 前記第 1のプーリおよび前記第 2のプーリの外周面に、 前記ワイ ャを掛止するための溝が形成されている請求項 1〜 5のいずれかに記載 の超音波探触子。
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