WO2016208250A1 - 超音波内視鏡 - Google Patents

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ultrasonic
endoscope
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insertion portion
function unit
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俊弘 北原
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic endoscope including an ultrasonic transducer that emits ultrasonic waves to an observation target, receives ultrasonic echoes reflected by the observation target, converts them into echo signals, and outputs them.
  • Ultrasound may be applied to observe the characteristics of the biological tissue or material that is the object of observation.
  • the ultrasonic observation apparatus can acquire information on the characteristics of the observation target by performing predetermined signal processing on the ultrasonic echo received from the ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves. .
  • the ultrasonic transducer converts an electrical pulse signal into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the observation target, and converts an ultrasonic echo reflected from the observation target into an electrical echo signal for output.
  • a plurality of piezoelectric elements For example, an ultrasonic echo is acquired from an observation target by arranging a plurality of piezoelectric elements along a predetermined direction and electronically switching elements involved in transmission / reception or delaying transmission / reception of each element.
  • a plurality of types of ultrasonic transducers having different ultrasonic beam transmission / reception directions are known, such as a convex type, a linear type, and a radial type.
  • a convex ultrasonic transducer a plurality of piezoelectric elements are arranged along a curved surface, and each emits an ultrasonic beam in the radial direction of the curved surface (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a convex ultrasonic transducer is provided at the distal end of an insertion portion of an ultrasonic endoscope.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an ultrasonic endoscope capable of increasing the radius of curvature of an ultrasonic transducer without increasing the size.
  • an ultrasonic endoscope including an insertion portion that is inserted into a subject.
  • Groove shape including an ultrasonic functional unit provided at the distal end of the insertion portion and a balloon having an ultrasonic transducer that includes a longitudinal axis and transmits and receives ultrasonic waves on a plane parallel to the longitudinal axis
  • an endoscope functional unit that has at least an imaging optical system, and the ultrasonic functional unit can be freely attached and detached, and in the direction of the longitudinal axis of the insertion unit, the ultrasonic transducer
  • the first plane passing through the end of the endoscope function unit side and orthogonal to the longitudinal axis of the insertion unit forms the boundary between the ultrasound function unit and the endoscope function unit.
  • a second plane that is an end of the mirror function unit and passes through the end of the endoscope function unit on the ultrasonic function unit side Characterized in that located on Rimomoto end.
  • the ultrasonic endoscope according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the ultrasonic function section is detachable from the endoscope function section.
  • the ultrasonic functional unit is configured to prevent the ultrasonic functional unit from rotating about an axis parallel to the longitudinal axis with respect to the endoscope functional unit. It further has a suppression means.
  • the ultrasonic endoscope according to the present invention is an ultrasonic endoscope including an insertion portion to be inserted into a subject, and includes the longitudinal axis of the insertion portion and is parallel to the longitudinal axis.
  • An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves on a surface; an ultrasonic functional unit provided at a distal end of the insertion unit; an endoscope functional unit having at least an imaging optical system; the ultrasonic functional unit; and
  • a balloon locking part that connects the endoscope function part and has a groove shape capable of locking the balloon, and the endoscope function of the ultrasonic transducer in the direction of the longitudinal axis of the insertion part.
  • a first plane passing through the first end on the side of the section and perpendicular to the longitudinal axis of the insertion section passes through the second end of the balloon locking section on the ultrasonic function section side. It is characterized by being located on the base end side of the plane.
  • the first distance from the tip of the longitudinal axis to the second end of the ultrasound functional unit in the direction of the longitudinal axis is It is smaller than the 2nd distance between the both ends of the said ultrasonic function part in the direction of a longitudinal axis.
  • the ultrasonic endoscope according to the present invention is the distance from the third end portion on the distal end side of the longitudinal axis of the ultrasonic function portion to the second end portion in the above invention,
  • the distance in the direction of the longitudinal axis is m 1
  • the distance between the first and third ends is m 2
  • the distance in the direction of the longitudinal axis between the first and third ends is m 3
  • 3 is the distance from the end of the ultrasonic transducer to the end of the ultrasonic transducer
  • the maximum distance in the direction perpendicular to the longitudinal axis is m 4
  • the radius of curvature of the curved surface of the ultrasonic transducer is R
  • the first An angle formed between the second and third end portions and the center of curvature of the curved surface of the ultrasonic transducer is ⁇ 1
  • a straight line parallel to the longitudinal axis and a straight line passing through the second and third end portions When the angle formed is ⁇ 2 , the following relationships (1)
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic function unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention as viewed from the distal end side.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic function unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12 is a side view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the endoscope system 1 is a system that performs ultrasonic diagnosis in a subject such as a person using an ultrasonic endoscope.
  • the endoscope system 1 includes an ultrasonic endoscope 2, an ultrasonic observation device 3, an endoscope observation device 4, a display device 5, and a light source device 6.
  • the ultrasonic endoscope 2 converts an electrical pulse signal received from the ultrasonic observation device 3 into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the subject at the tip thereof, and is reflected by the subject.
  • the converted ultrasonic echo is converted into an electrical echo signal expressed by a voltage change and output.
  • the ultrasonic endoscope 2 usually has an imaging optical system and an imaging device, and is inserted into a digestive tract (esophagus, stomach, duodenum, large intestine) or respiratory organ (trachea / bronchi) of a subject for digestion. It is possible to take images of tubes and respiratory organs. In addition, surrounding organs (pancreas, gallbladder, bile duct, biliary tract, lymph node, mediastinal organ, blood vessel, etc.) can be imaged using ultrasound. In addition, the ultrasonic endoscope 2 has a light guide that guides illumination light to be irradiated onto a subject during optical imaging. The light guide has a distal end portion that reaches the distal end of the insertion portion of the ultrasonic endoscope 2 into the subject, and a proximal end portion that is connected to the light source device 6 that generates illumination light.
  • a light guide that guides illumination light to be irradiated onto a subject during optical imaging. The light guide
  • the ultrasonic endoscope 2 includes an insertion unit 21, an operation unit 22, a universal cord 23, and a connector 24.
  • the insertion part 21 is a part inserted into the subject.
  • the insertion portion 21 is provided on the distal end side, and is a rigid distal end portion 211 that holds the ultrasonic transducer 7, and a bending portion that is connected to the proximal end side of the distal end portion 211 and can be bent.
  • 212 and a flexible tube portion 213 connected to the proximal end side of the bending portion 212 and having flexibility.
  • a light guide that transmits illumination light supplied from the light source device 6 and a plurality of signal cables that transmit various signals are routed inside the insertion portion 21.
  • a treatment instrument insertion passage for inserting the treatment instrument is formed.
  • the ultrasonic transducer 7 side of the insertion portion 21 is the distal end (also referred to as one end in the direction of the longitudinal axis N (see FIG. 4) of the insertion portion 21), and the side continuous with the operation portion 22 is the proximal end (insertion). It is also called the other end of the portion 21 in the longitudinal axis N direction).
  • the ultrasonic vibrator 7 may be either a convex vibrator or a linear vibrator.
  • the ultrasonic endoscope 2 is provided with a plurality of piezoelectric elements as an ultrasonic transducer 7 in an array, and the piezoelectric elements involved in transmission / reception are electronically switched, or the transmission / reception of each piezoelectric element is delayed.
  • the ultrasonic transducer 7 may be mechanically scanned. The configuration of the ultrasonic transducer 7 will be described later.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment, and is a perspective view of the distal end configuration of the insertion portion viewed from the opposite direction to FIG. is there.
  • the distal end portion 211 has an observation window 215 a that enters light into an imaging optical system including an ultrasonic function unit 214 that holds the ultrasonic transducer 7 and an objective lens that takes in light from the outside.
  • an endoscope function unit 215 having an illumination window 215b that is a part of an illumination optical system that collects illumination light and emits the illumination light to the outside.
  • the endoscope function unit 215 is formed with a treatment instrument protrusion 215 c that communicates with a treatment instrument insertion passage formed in the insertion section 21 and projects the treatment instrument from the distal end of the insertion section 21.
  • the endoscope function unit 215 is detachably connected to the ultrasonic function unit 214 at one end and is connected to the bending portion 212 at the other end.
  • the vicinity of the end connected to the treatment instrument protrusion 215c is inclined with respect to the longitudinal axis N of the insertion portion 21, and the treatment instrument is inclined with respect to the longitudinal axis N from the treatment instrument protrusion 215c. It is provided so as to protrude.
  • the longitudinal axis N here is an axis along the longitudinal direction of the insertion portion 21. In the bending portion 212 and the flexible tube portion 213, the axial direction changes depending on the position, but in the hard tip portion 211, the longitudinal axis N is an axis that forms a constant straight line.
  • the operation unit 22 is a part that is connected to the proximal end side of the insertion unit 21 and receives various operations from a doctor or the like. As shown in FIG. 1, the operation unit 22 includes a bending knob 221 for performing a bending operation on the bending unit 212 and a plurality of operation members 222 for performing various operations. In addition, the operation section 22 is formed with a treatment instrument insertion port 223 that communicates with the treatment instrument insertion path and allows the treatment instrument to be inserted into the treatment instrument insertion path.
  • the universal cord 23 is a cable that extends from the operation unit 22 and includes a plurality of signal cables that transmit various signals and an optical fiber that transmits illumination light supplied from the light source device 6.
  • the connector 24 is provided at the tip of the universal cord 23.
  • the connector 24 includes first to third connector portions 241 to 243 to which the ultrasonic cable 31, the video cable 41, and the optical fiber cable 61 are connected.
  • the ultrasonic observation apparatus 3 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 via the ultrasonic cable 31 (FIG. 1), and outputs a pulse signal to the ultrasonic endoscope 2 via the ultrasonic cable 31. At the same time, an echo signal is input from the ultrasonic endoscope 2. Then, the ultrasonic observation device 3 performs a predetermined process on the echo signal to generate an ultrasonic image.
  • the endoscope observation apparatus 4 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 via the video cable 41 (FIG. 1), and inputs an image signal from the ultrasonic endoscope 2 via the video cable 41. Then, the endoscope observation apparatus 4 performs a predetermined process on the image signal to generate an endoscope image.
  • the display device 5 is configured by using a liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence), a projector, a CRT (Cathode Ray Tube), and the like, and an ultrasonic image generated by the ultrasonic observation device 3 or the endoscope observation device 4.
  • generated by are displayed.
  • the light source device 6 is connected to the ultrasonic endoscope 2 via the optical fiber cable 61 (FIG. 1), and supplies illumination light for illuminating the inside of the subject via the optical fiber cable 61 to the ultrasonic endoscope 2. To do.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic functional unit according to the first embodiment, and is a partial cross-sectional view with a plane passing through the longitudinal axis of the insertion unit 21 as a cut surface.
  • the ultrasonic transducer 7 is a convex ultrasonic transducer as shown in FIG. 2, and a one-dimensional array having a piezoelectric element group 71 in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in a line. A description will be given assuming that this is a (1D array).
  • the plurality of piezoelectric elements 71 are arranged along the outer surface forming the curved surface of the ultrasonic transducer 7, include the longitudinal axis N, and Ultrasonic waves are transmitted and received on a plane parallel to the longitudinal axis N.
  • the ultrasonic transducer 7 has a prismatic shape and a piezoelectric element group 71 composed of a plurality of piezoelectric elements arranged in the longitudinal direction, and the outer surface side of the ultrasonic transducer 7 with respect to the piezoelectric element group 71.
  • the acoustic matching layer 72 provided on each of the acoustic matching layers 72, the acoustic lens 73 provided on the opposite side of the acoustic matching layer 72 in contact with the piezoelectric element group 71, each piezoelectric element of the piezoelectric element group 71, and a cable passing through the insertion portion 21.
  • a backing material (not shown) provided on the side opposite to the side in contact with the acoustic matching layer 72 of the piezoelectric element group 71 (see FIG. 4).
  • the backing material is filled in a hollow space formed between the acoustic matching layer 72 and a wall portion that has a cup shape and accommodates the relay substrate 74.
  • Connected to the relay board 74 is a cable 74 a that passes through the insertion portion 21.
  • the piezoelectric element converts an electrical pulse signal into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the subject, and converts an ultrasonic echo reflected from the subject into an electrical echo signal that expresses a voltage change. And output.
  • the acoustic matching layer 72 matches the acoustic impedance between the piezoelectric element and the observation target in order to efficiently transmit sound (ultrasound) between the piezoelectric element group 71 and the observation target.
  • the acoustic matching layer 72 may be a plurality of layers made of different materials, or may be a single layer depending on the characteristics of the piezoelectric element and the observation target.
  • the acoustic lens 73 covers the acoustic matching layer 72 and the outer surface of the wall.
  • the acoustic lens 73 forms a part of the outer surface of the ultrasonic transducer 7.
  • the acoustic lens 73 is formed using silicone, polymethylpentene, epoxy resin, polyetherimide, or the like, and has a function of narrowing the ultrasonic wave with one surface being convex or concave.
  • the transmitted ultrasonic wave is emitted to the outside, or an ultrasonic echo from the outside is captured.
  • the acoustic lens 73 can be arbitrarily provided, and the acoustic lens 73 may not be provided.
  • the backing material attenuates unnecessary ultrasonic vibration generated by the operation of the piezoelectric element.
  • the backing material is formed using a material having a high attenuation rate, for example, an epoxy resin in which a filler such as alumina or zirconia is dispersed, or a rubber in which the filler is dispersed.
  • the ultrasonic function unit 214 is detachably connected to the endoscope function unit 215.
  • the ultrasonic function unit 214 includes a main body 214 a that holds the ultrasonic transducer 7, and a protrusion 214 b that protrudes from the main body 214 a and is connected to the endoscope function unit 215.
  • the endoscope function part 215 is provided at the end opposite to the side connected to the bending part 212, and includes a hole 215d that is a hole connected to the ultrasonic function part 214, and a balloon (not shown). And a balloon locking portion 215e having a groove shape that can be locked.
  • the ultrasonic function part 214 and the endoscope function part 215 are connected by fitting the protrusion 214b into the hole 215d. At this time, both may be fixed by a known method such as adhesive or screwing.
  • the ultrasonic transducer 7 having the above configuration irradiates the observation target with ultrasonic waves via the acoustic matching layer 72 and the acoustic lens 73 when each piezoelectric element vibrates by the input of the pulse signal.
  • the vibration of the piezoelectric element is attenuated by the backing material so that the vibration of the piezoelectric element is not transmitted.
  • the ultrasonic waves reflected from the observation target are transmitted to each piezoelectric element via the acoustic matching layer 72 and the acoustic lens 73.
  • the piezoelectric element is vibrated by the transmitted ultrasonic wave, and the piezoelectric element converts the vibration into an electrical echo signal, and outputs it as an echo signal to the ultrasonic observation apparatus 3 via a wiring (not shown).
  • the plane P passes through the end portion on the endoscope functional portion 215 side of the ultrasonic transducer 7 and is orthogonal to the longitudinal axis N of the insertion portion 21.
  • 1 (first plane) is an end of the endoscope function unit 215 that forms a boundary between the ultrasound function unit 214 and the endoscope function unit 215, and is located on the ultrasound function unit 214 side of the hole 215d. It is located closer to the base end side than the plane P 2 (second plane) passing through the end.
  • the size of the ultrasonic transducer 7 increases. Even if it does, it does not lengthen the edge part of the front end side of the ultrasonic transducer
  • the insertion portion 21 can be inserted without increasing the extension length in the longitudinal axis direction.
  • the part 21 can be configured.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment.
  • the outer surface of the ultrasonic transducer 7 does not interfere with the axis L 1 extending in the extending direction of the treatment instrument protruding from the treatment instrument protrusion 215 c. Therefore, the ultrasonic transducer 7, even satisfy the positional relationship between the plane P 1 and the plane P 2 described above, it does not interfere with the operation of the treatment instrument projecting from the treatment instrument projection port 215c.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment when viewed from the distal end side.
  • the axis L 2 that passes through the center of the ultrasonic transducer 7 in the direction orthogonal to the longitudinal axis direction of the insertion portion 21 and is parallel to the longitudinal axis direction of the insertion portion 21 is the center of the observation window 215a. And is offset with respect to an axis L 3 parallel to the longitudinal axis direction of the insertion portion 21.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment.
  • the outer surface of the ultrasonic transducer 7 includes an optical axis L 4 of light incident on the observation window 215a (imaging optical axis of the imaging optical system) and an illumination window 215b that is a part of the illumination optical system. Does not interfere with the optical axis L 5 of the illumination light emitted. For this reason, even if the ultrasonic transducer 7 satisfies the positional relationship between the plane P 1 and the plane P 2 described above, it does not interfere with the observation light incident on the imaging optical system or the illumination light emitted from the illumination window 215b. Absent.
  • the ultrasonic transducer 7 passes through the end portion on the endoscope function portion 215 side and is orthogonal to the longitudinal axis of the insertion portion 21.
  • the plane P 1 that is the end of the endoscope function unit 215 that forms the boundary between the ultrasound function unit 214 and the endoscope function unit 215 is the end of the hole 215d on the ultrasound function unit 214 side. Since it is located on the base end side with respect to the plane P 2 that passes through, the radius of curvature of the ultrasonic transducer 7 is increased without increasing the extension length of the ultrasonic transducer 7 and without increasing the size. be able to.
  • the 1D array has been described as an example.
  • a plurality of piezoelectric elements are arranged in a direction (elevation direction) substantially orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic transducer (the arrangement direction of the piezoelectric elements in the 1D array).
  • a 1.25D array, 1.5D array, 1.75D array, or the like in which elements (oscillation units) are arranged can also be applied.
  • 1.25D, 1.5D, and 1.75D that are divided in the elevation direction and that acquire one ultrasonic image in the scanning direction are one-dimensionally combined with a plurality of piezoelectric elements. Including elements arranged.
  • the ultrasonic function unit 214 and the endoscope function unit 215 are described as separate bodies, but the positional relationship between the plane P 1 and the plane P 2 described above is satisfied. If it is, it may be provided integrally.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the modification of the first embodiment.
  • the main body part 214a according to the first embodiment described above is provided with the convex part 214c, and the concave part 215f is provided on the outer peripheral surface of the hole part 215d.
  • the convex part 214c is provided at the end of the main body part 214a on the side connected to the endoscope function part 215.
  • the concave portion 215f is provided on the outer peripheral surface of the hole portion 215d and in contact with the ultrasonic function portion 214 according to the formation position of the convex portion 214c.
  • the convex portion 214c can be fitted to the concave portion 215f, and at least a side surface in a direction rotating around the longitudinal axis of the insertion portion 21 contacts and fits to the wall surface of the concave portion 215f.
  • the main body 214a is provided with the convex portion 214c and the concave portion 215f is provided on the outer peripheral surface of the hole portion 215d, and the convex portion 214c rotates at least about an axis N parallel to the longitudinal axis of the insertion portion 21. Since the side surface in the direction comes into contact with and engages with the wall surface of the recess 215f, the ultrasonic function unit 214 and the endoscope function unit 215 can be relatively positioned, and the ultrasonic function unit 214 can suppress the rotation of the insertion portion 21 around the longitudinal axis.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the second embodiment, and is a perspective view of the distal end configuration of the insertion portion viewed from the opposite direction to FIG. 9. is there.
  • the distal end portion 211 is described as having the ultrasonic function unit 214 and the endoscope function unit 215 provided separately, but the distal end portion 216 according to the second embodiment. Then, the ultrasonic function part 216a and the endoscope function part 216b are provided integrally.
  • the tip 216 has an observation window 216ba for entering light into an imaging optical system including an ultrasonic function unit 216a that holds the ultrasonic transducer 7 and an objective lens that takes in light from the outside.
  • an imaging optical system including an ultrasonic function unit 216a that holds the ultrasonic transducer 7 and an objective lens that takes in light from the outside.
  • the endoscope functional unit 216b having the illumination window 216bb that is a part of the illumination optical system that collects the illumination light and emits it outside
  • the ultrasonic function unit 216a and the endoscope function unit 216b Between the endoscope functional unit 216b having the illumination window 216bb that is a part of the illumination optical system that collects the illumination light and emits it outside, and between the ultrasonic function unit 216a and the endoscope function unit 216b.
  • a balloon locking portion 216c having a groove shape for locking the balloon, and connecting the ultrasonic function portion 216a and the endoscope function portion 216b.
  • the endoscope function part 216 b is formed with a treatment instrument protrusion 216 bc that communicates with a treatment instrument insertion passage formed in the insertion part 21 and projects the treatment tool from the distal end of the insertion part 21.
  • the endoscope function unit 216b is connected to the ultrasonic function unit 216a at one end and connected to the bending unit 212 at the other end.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic functional unit according to the second embodiment, and is a partial cross-sectional view with a plane passing through the longitudinal axis N of the insertion unit 21 as a cut surface. .
  • the ultrasonic transducer 7 passes through the end portion (first end portion) on the endoscope function portion 216 b side, and the length of the insertion portion 21 is increased.
  • a plane P 3 (first plane) orthogonal to the axis N is a plane P 4 (second plane) that passes through the end (second end) of the balloon locking portion 216c on the ultrasonic function portion 216a side. It is located on the base end side.
  • the distal end side of the ultrasonic transducer 7 is extended to the base end side of the insertion portion 21 so that the positional relationship between the plane P 3 and the plane P 4 is satisfied. Then, even if the ultrasonic transducer 7 is increased in size, the insertion portion 21 can be configured without increasing the extension length of the insertion portion 21 in the longitudinal axis direction.
  • FIG. 12 is a side view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the second embodiment, and is a diagram for explaining the relationship between the lengths of the respective portions in the distal end portion 216.
  • the maximum diameter of the endoscope function unit 216b is D 1
  • the minimum diameter of the endoscope function unit 216b is D 2
  • the end of the ultrasonic transducer 7 in the arrangement direction of the piezoelectric elements (third end) Q 1 , the proximal end portion (first end portion) Q 2 , and the end portion Q 1 to the end portion (second end portion) of the balloon locking portion 216 c on the ultrasonic function portion 216 a side.
  • the distance (first distance) in the longitudinal axis direction of the insertion portion 21 is m 1
  • the distance between the end portions Q 1 and Q 2 is m 2
  • the distance in the longitudinal axis direction (second distance) is m 3
  • the radius of curvature of the curved surface of the ultrasonic transducer 7 curved surface passing through the tips of the plurality of piezoelectric elements
  • the end portions Q 1, Q 2 the center of curvature of the curved surface of the ultrasonic transducer 7
  • the outer surface of the ultrasonic transducer 7 is provided so as not to interfere with the axis (axis L 1 ) extending in the extending direction of the treatment instrument protruding from the treatment instrument protrusion 216bc. ing. Therefore, the ultrasonic transducer 7, even satisfy the positional relationship between the plane P 3 and the plane P 4 described above, it does not interfere with the operation of the treatment instrument projecting from the treatment instrument projection port 216Bc.
  • the axis (axis L 2 ) passing through the center of the ultrasonic transducer 7 in the direction orthogonal to the longitudinal axis direction of the insertion portion 21 passes through the center of the observation window 216ba.
  • the insertion portion 21 is provided to be offset with respect to an axis (axis L 3 ) parallel to the longitudinal axis direction. For this reason, for example, even when the outer surface of the acoustic lens 73 is convex along the direction orthogonal to the longitudinal axis direction of the insertion portion 21, the light that the ultrasonic transducer 7 enters the observation window 216ba. Will not interfere.
  • the outer surface of the ultrasonic transducer 7 has an optical axis (light axis L 4 ) of light incident on the observation window 216ba and an optical axis (light) of illumination light emitted from the illumination window 216bb which is a part of the illumination optical system. axis L 5) and do not interfere. For this reason, even if the ultrasonic transducer 7 satisfies the positional relationship between the plane P 3 and the plane P 4 described above, it does not interfere with the observation light incident on the observation optical system or the illumination light emitted from the illumination window 216bb. Absent.
  • the ultrasonic transducer 7 passes through the end portion on the endoscope function portion 216 b side and is orthogonal to the longitudinal axis of the insertion portion 21. Since the plane P 3 to be positioned is positioned on the base end side with respect to the plane P 4 passing through the end portion of the balloon locking portion 216c on the ultrasonic function portion 216a side, the extension length of the ultrasonic transducer 7 is increased. The radius of curvature of the ultrasonic transducer 7 can be increased without increasing the length and without increasing the size.
  • Ultrasonic miniature probes are usually inserted into the biliary tract, bile duct, pancreatic duct, trachea, bronchi, urethra, ureter, and used to observe surrounding organs (pancreas, lung, prostate, bladder, lymph nodes, etc.).
  • an external ultrasonic probe that irradiates ultrasonic waves from the body surface of a subject may be applied.
  • the extracorporeal ultrasonic probe is usually used for observing an abdominal organ (liver, gallbladder, bladder), breast (particularly mammary gland), and thyroid gland.
  • the ultrasonic endoscope according to the present invention is useful for increasing the radius of curvature of an ultrasonic transducer without increasing the size.

Abstract

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、該挿入部の長手軸（Ｎ）を含み、かつ該長手軸（Ｎ）に平行な面上で超音波を送受信する超音波振動子（７１）を有し、挿入部の先端に設けられる超音波機能部（２１４）と、バルーンを係止可能な溝形状をなすバルーン係止部（２１５ｅ）、および撮像光学系を少なくとも有し、超音波機能部（２１４）を着脱自在な内視鏡機能部（２１５）と、を備え、挿入部の長手軸（Ｎ）の方向において、超音波振動子（７１）の内視鏡機能部側（２１５）の端部を通過し、該挿入部の長手軸（Ｎ）と直交する第１の平面（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、内視鏡機能部（２１５）の超音波機能部（２１４）側の端部を通過する第２の平面（Ｐ２）よりも基端側に位置する

Description

超音波内視鏡
　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Ｌ４（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Ｌ４）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Ｐ3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. 　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、前記超音波機能部に接続する内視鏡機能部と、
    　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超音波内視鏡。
  2. 　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１に記載の超音波内視鏡。
  3. 　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１または２に記載の超音波内視鏡。
  4. 　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超音波内視鏡。
  5. 　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４に記載の超音波内視鏡。
  6. 　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４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）
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