WO2023032202A1

WO2023032202A1 - 超音波モータ，超音波プローブ，医療機器システム

Info

Publication number: WO2023032202A1
Application number: PCT/JP2021/032656
Authority: WO
Inventors: 雄一志賀; 智之久郷; 貴裕小山
Original assignee: オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2023-03-09
Also published as: US20240206847A1

Abstract

本発明の超音波モータ１は、圧電素子３と圧電素子が固着された弾性体４とを有し圧電素子に交番電圧を印加することにより振動する振動子２と、振動子の表面に接触した状態で押圧されることにより振動子の振動を受けて回転する回転子５と、回転子を弾性体に押圧する付勢部材１０と、回転子の回転を出力する出力軸６とを具備し、弾性体は中空部４ａを有し、中空部に回転子と付勢部材とを収容し、回転子は付勢部材により弾性体の中空部の内壁面４ｄに押圧された状態で回転する。

Description

超音波モータ，超音波プローブ，医療機器システム

　この発明は、超音波モータと、この超音波モータを用いる超音波プローブと、この超音波プローブを含む医療機器システムに関するものである。

　従来、超音波画像によって病変部の探索及び観察を行いながら、適宜、病変部に対して穿刺針を穿刺し、当該病変部の生体組織や細胞等を吸引することで採取する超音波ガイド下穿刺システムなどといった医療機器システムが実用化されている。このようにして採取された生体組織や細胞等は、病理検査や病理診断のために利用されている。

　この種の超音波ガイド下穿刺システムは、生体の体腔内、例えば肺末梢や前立腺等の極細の管腔内に挿入して超音波画像を取得すると共に、穿刺針を所望の病変部へ穿刺する機能を備えた超音波プローブを備えている。

　近年、この種の超音波プローブにおいては、例えば小型化に対する要望が常にあり、超音波画像の画質等の性能を維持しながら、若しくは高性能化を実現しながら、小型化のための努力がなされている。

　従来の超音波プローブでは、複数の振動子を扇状に配置して、各振動子を順次電子的に走査するいわゆる電子スキャン方式のものが広く普及している。この種の電子スキャン方式の超音波プローブでは、配線数を多く必要とすることから超音波プローブの細径化には限界がある。また、超音波プローブの小型化に伴って個々の振動子が小型化することになるため、画質などの品質が劣化してしまう傾向がある。そのために、電子スキャン方式の超音波プローブを小型化するには、ある程度の限界があるという問題点があった。

　そこで、超音波プローブのさらなる小型化を実現するために、例えば超音波画像生成用の振動子（圧電素子）を機械的に揺動させて走査する機械スキャン方式を採用することが考えられる。この機械スキャン方式の超音波プローブでは、配線数を１本とすることができると同時に、振動子を１つ備えればよいので、超音波プローブ自体の小型化に伴って振動子が小型化されたとしても、画質の劣化を抑えながら、超音波プローブの細径化及び小型化を同時に実現し得ることが期待できる。

　そのために、機械スキャン方式の超音波プローブの小型化を実現するのに際しては、振動子を揺動させるための駆動用アクチュエータとして、例えば超音波モータを適用することが考えられる。

　従来の超音波モータの構成としては、例えば特開平５－２２７７７０号公報等によって開示されているように、スプリングなどの付勢部材により与圧された回転子を振動子に押圧した状態で、当該振動子を振動させることによって、回転子を回転駆動する進行波型の超音波モータがある。

　ところが、上記特開平５－２２７７７０号公報等によって開示されている構成の超音波モータを、小型化した上で超音波プローブに適用する場合、振動子の長軸方向の長さが短くなってしまい、これにより、共振周波数が高くなってしまうという問題点が生じる。

　一般に、振動子の共振周波数が高くなるほど、出力される超音波振動の減衰が大きくなったり、超音波振動の到達距離が短くなってしまう等の問題点が生じる。したがって、超音波振動子の共振周波数は、できるだけ低く保持される構成が望ましいことがわかっている。

　また、通常の場合、超音波プローブは、超音波画像生成用振動子の周辺に超音波伝達媒体（例えば液体油脂剤やゼリー状オイルなど）が充填されている構成となっている。そのため、超音波画像生成用振動子を揺動させるための駆動用アクチュエータとして、上記特開平５－２２７７７０号公報等によって開示される構成の超音波モータを適用した場合、次のような問題点が指摘される。

　ここで、上記特開平５－２２７７７０号公報等によって開示されている超音波モータは、回転子と振動子とが接触することで、振動子の振動が回転子に伝達される。この場合において回転子と振動子とが接触する部分（作用点を含む領域）が外部に露呈している構成となっている。

　このような構成の超音波モータを超音波プローブに適用する場合において、超音波モータの作用点を含む領域が、超音波伝達媒体の充填されている空間に配置されると、当該超音波モータの接触部位の摩擦力が著しく低減してしまう可能性がある。すると、超音波モータは、充分な回転トルクを得ることができなくなってしまうという問題が生じる。したがって、従来構成の超音波モータを、そのままの形態で超音波プローブの駆動源として採用することは困難である。

　本発明は、振動子の長軸方向の長さを確保して低い共振周波数を保持しながらも小型化を実現することができ、かつ充分な回転トルクを得ることのできる超音波モータと、この超音波モータを用いる超音波プローブと、この超音波プローブを含む医療機器システムを提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の一態様の超音波モータは、圧電素子と前記圧電素子が固着された弾性体とを有し、前記圧電素子に交番電圧を印加することにより振動する振動子と、前記振動子の表面に接触した状態で押圧されることにより前記振動子の振動を受けて回転する回転子と、前記回転子を前記弾性体に押圧する付勢部材と、前記回転子の回転を出力する出力軸と、を具備し、前記弾性体は、中空部を有し、前記中空部に前記回転子と前記付勢部材とを収容し、前記回転子は、前記付勢部材により前記弾性体の前記中空部の内壁面に押圧された状態で回転する。

　本発明の一態様の超音波プローブは、前記超音波モータと、前記出力軸の回転を受けて超音波を送受信する超音波振動子と、を具備する。

　本発明の一態様の医療機器システムは、前記超音波プローブと、プロセッサと、表示装置と、を具備する医療機器システムにおいて、前記超音波振動子は、被検体に向けて超音波を送信し、当該被検体によって反射されてくる超音波を受信し、前記プロセッサは、前記超音波振動子が受信した超音波に基づいて画像信号を生成し、前記表示装置は、前記画像信号を受けて前記被検体の画像を表示する。

　本発明によれば、振動子の長軸方向の長さを確保して低い共振周波数を保持しながらも小型化を実現することができ、かつ充分な回転トルクを得ることのできる超音波モータと、この超音波モータを用いる超音波プローブと、この超音波プローブを含む医療機器システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態の超音波モータの外観を示す斜視図図１の矢印［２］で示す面に平行な面であって、出力軸の軸中心を含む平面で切断した縦断面図本発明の第２の実施形態の超音波プローブにおける先端部の内部構成の要部を示す断面斜視図本発明の第３の実施形態の医療機器システムの全体構成を概略的に示す概略構成図

　以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。

　以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識できる程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、各図面に記載された各構成要素の数量や各構成要素の形状や各構成要素の大きさの比率や各構成要素の相対的な位置関係等に関して、図示の形態のみに限定されるものではない。

　まず、本発明の第１の実施形態の超音波モータの構成を、図１，図２を用いて以下に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の超音波モータの外観を示す斜視図である。図２は、図１の矢印［２］で示す面に平行な面であって、出力軸の軸中心を含む平面で切断した縦断面図である。

　なお、図１，図２において矢印符号Ｚで示す方向を、本実施形態の超音波モータにおける回転軸に沿う方向とする。以下の説明において矢印符号Ｚで示す方向をＺ軸方向というものとする。この場合において、図面上の左手方向を超音波モータの先端側と規定し、図面上の右手方向を超音波モータの基端側と規定する。また、図１，図２において矢印符号Ｘ，Ｙで示す方向は、それぞれＺ軸方向に対して直交する方向を示している。

　図１，図２に示すように、本実施形態の超音波モータ１は、超音波モータ駆動用振動子２（３，４）と、回転子５と、出力軸６（７，８，９）と、付勢部材１０と、支持板部材１１と、後筒部材１２と、給電ケーブル１３とを具備して構成されている。

　超音波モータ駆動用振動子２（以下、単に振動子２と略記する）は、当該超音波モータ１のステータを構成している。振動子２は、複数の駆動用圧電素子３（以下、単に圧電素子３と略記する）と、金属製の駆動用弾性体４（以下、単に弾性体４と略記する）とからなる。ここで、振動子２は、弾性体４の所定の位置に複数の圧電素子３を貼り付けた形態で構成されている。そして、振動子２は、複数の圧電素子３に対して交番電圧を印加することにより振動する。

　複数の圧電素子３は電気機械変換素子である。本実施形態の超音波モータ１においては、圧電素子３を４枚具備した例を示している。各圧電素子３には、給電ケーブル１３が接続されている。この給電ケーブル１３は、当該超音波モータ１の外部から後筒部材１２の挿通路１２ａへ導入され、弾性体４の中空部４ａを挿通して、弾性体４の外周縁部近傍に設けられる貫通孔４ｂから外部に導出されて、各圧電素子３に接続される電力供給用ケーブルである。

　この構成により、４枚の圧電素子３のそれぞれに、位相差を９０度とし駆動周波数を弾性体４の共振周波数とする交番電圧を印加すると弾性体４が励振される。そして、弾性体４の表面は、断面から見て略円運動を発生させる（作用の詳細は後述する）。

　弾性体４は、全体として略円柱状に形成され、内部に中空部４ａを有している。弾性体４、例えば金属素材などを加工して形成されている。

　詳述すると、本実施形態における弾性体４は、図２に示すように、先端（第１端）寄りの部分に外径が小径の略円柱形状からなる第１領域４ｍと、この第１領域４ｍに接続して一体に設けられ当該第１領域４ｍよりも外径が大径の略円柱形状からなる第２領域４ｎを有して形成されている。

　なお、これら第１領域４ｍ，第２領域４ｎの内部に設けられる中空部４ａは、連続しており単一の空間を形成している。この場合において、弾性体４の中空部４ａは、第１領域４ｍに対応する領域から第２領域４ｎに対応する領域の中程の位置までは、内径Ｄ１の小径の柱状空間となっている。また、第２領域４ｎに対応する領域の中程の位置から基端側では、内径Ｄ１よりも大径（内径Ｄ８）の柱状空間となっている（Ｄ８＞Ｄ１）。

　そして、この中空部４ａに、出力軸６の主要部と、回転子５と、付勢部材１０と、支持板部材１１とが配設されている。

　また、上述したように、給電ケーブル１３が中空部４ａを挿通している。なお、給電ケーブル１３が弾性体４の外部へ導出される貫通孔４ｂは、第１領域４ｍと第２領域４ｎとの外径差によって生じる段差部分であって、第２領域４ｎの外周縁部近傍において、前面に向けて開口している。

　弾性体４における第１領域４ｍの外周面上には、４つの圧電素子３が周方向に沿って略等間隔に配置されている。これら４つの圧電素子３は、弾性体４の外周面に対して、例えば接着材等を用いて貼り付けられている。

　弾性体４の第１領域４ｍの最も先端（第１端）の面において、当該先端面の略中心を貫通する貫通孔４ｃが形成されている。この貫通孔４ｃは、中空部４ａと外部とを連通させる貫通孔である。貫通孔４ｃには、中空部４ａに設けられる出力軸６のうちの一部（詳細後述；第１回転軸７の第１軸端領域７ａ）が回転自在に配設されている。

　弾性体４の第１領域４ｍにおける中空部４ａの内壁面には、貫通孔４ｃに向かって形成されるテーパ面４ｄを有している。換言すると、このテーパ面４ｄは、貫通孔４ｃを中心として基端側に向けて広がるテーパとなっている。

　弾性体４の第２領域４ｎの最も基端側は開口されている。この開口には後筒部材１２が設けられている。これによって、後筒部材１２は、弾性体４の基端側開口を塞ぐ蓋部材として機能している。そして、後筒部材１２は、中空部４ａを基端側から保護している。後筒部材１２には、挿通路１２ａが貫通している。これにより、この挿通路１２ａを通して、外部から給電ケーブル１３を中空部４ａへと導入させることができる構成となっている。

　上述したように、弾性体４の中空部４ａには、出力軸６と、回転子５と、付勢部材１０と支持板部材１１とが配設されている。

　ここで、回転子５は、当該超音波モータ１のロータを構成している。回転子５は、振動子２の弾性体４の表面の所定の部位に接触した状態で、付勢部材１０の付勢力によって押圧されることにより振動子２の発する振動を受けて回転する。詳細は後述するが、本実施形態の超音波モータ１における回転子５は、出力軸６と一体に形成される形態を例示している。

　出力軸６は、回転子５の回転を出力する軸部材である。出力軸６は、第１回転軸７と、第２回転軸８との二部品と、これら二部品（７，８）を連結するための連結ピン９とを有して構成されている。詳細は後述するが、出力軸６が第１回転軸７と第２回転軸８との二部品を連結する形態で構成されているのは、第１回転軸７の同軸上に付勢部材１０を配置するための構成上の措置である。出力軸６の詳細構成について、以下に説明する。

　出力軸６の構成部材のうち第１回転軸７は、図２に示すように、第１軸端領域７ａと、回転子配置領域７ｂと、付勢部材配置領域７ｃとを有している。

　第１軸端領域７ａは、出力軸６が当該超音波モータ１に組み込まれた状態とされたとき、弾性体４の貫通孔４ｃに配置され、最先端側の一部が外部に突出して露呈する部分である。この第１軸端領域７ａは、当該超音波モータ１において発生された回転出力を外部へ出力する軸状部位である。したがって、第１回転軸７は、当該超音波モータ１の回転軸中心に配置されている。

　回転子配置領域７ｂは、回転子５が一体に形成されている領域である。上述したように、本実施形態の超音波モータ１における回転子５は、出力軸６と同軸上に一体に形成されている例を示している。詳述すると、本実施形態の超音波モータ１において、回転子５は、出力軸６を構成する複数の構成部材のうちの第１回転軸７と一体に、かつ当該第１回転軸７の同軸上の所定の部位に形成されている。例えば、回転子５は第１回転軸７のＺ軸方向における中程の部位に形成されている。そして、回転子５は略円板形状に形成されている。

　回転子５は、上述の構成例のように、第１回転軸７に対して不可分の一部材によって一体に形成される形態であってもよいし、この構成例とは別の構成例として、回転子５と第１回転軸７とを、それぞれ別部材として別個に形成した後、第１回転軸７に対して回転子５とを組み付けることによって一体化する形態としてもよい。このように、回転子５と第１回転軸７とを一体に形成するとの意味は、これらの構成部材を、超音波モータ１に組み込んだときに、回転子５と第１回転軸７とが、同方向に連動して同時に回転する構成とされていればよいというほどの意味である。

　付勢部材配置領域７ｃは、付勢部材１０が配設される領域である。付勢部材配置領域７ｃは、回転子配置領域７ｂと支持板部材１１（詳細後述）との間の中間領域となっている。したがって、付勢部材１０は、回転子５と支持板部材１１との間に配置されることになる。

　ここで、付勢部材１０は、回転子５を振動子２の弾性体４の表面の所定の部位に接触した状態で押圧する付勢力を生じさせる構成部材である。付勢部材１０は、例えばコイル形状のばねからなる。そして、付勢部材１０は、出力軸６の第１回転軸７の付勢部材配置領域７ｃにおいて、同軸上に巻回された状態で配置されている。なお、図２に示すように、第１軸端領域７ａの軸径Ｄ７は、付勢部材配置領域７ｃの軸径Ｄ５よりも小径に設定されている（Ｄ５＞Ｄ７）。

　また、詳細は後述するが、この場合において、付勢部材１０は蓄勢状態とされている。これと同時に、付勢部材１０は、先端側の第１端１０ａが回転子５の第１面５ａに当接している。これにより、付勢部材１０は、回転子５を出力軸６のＺ軸方向に沿う方向であって先端側に向けて押圧している。

　ここで、第１回転軸７と第２回転軸８との連結構成を詳述する。
第１回転軸７の基端側には、第２回転軸８が連結ピン９を用いて連結されている。第１回転軸７の基端側には、軸方向に対して直交する方向に延びる貫通孔７ｄが形成されている。この貫通孔７ｄは、軸方向に長辺を有する長穴形状に形成されている。

　一方、第２回転軸８の一端は、図２に示すように断面が、軸方向において一方が開放したチャンネル形状に形成されている。第２回転軸８のチャンネル形状部の軸方向に向けた開放端の開口径は、第１回転軸７の軸径Ｄ７よりも若干大となるように設定されている。したがって、第２回転軸８の開放端に対して第１回転軸７の基端側が挿抜自在となっている。また、第２回転軸８のチャンネル形状部には、軸方向に直交する貫通孔８ｄが形成されている。

　このような構成の第１回転軸７と第２回転軸８とを連結ピン９を用いて連結することによって出力軸６が構成される。即ち、図２に示すように、まず、第１回転軸７の付勢部材配置領域７ｃに付勢部材１０を配置する。このとき付勢部材１０の第１端１０ａは、回転子５の第１面５ａに当接している。この状態で、第１回転軸７の基端側を、第２回転軸８のチャンネル形状部の開放端に対して軸方向に挿入する。すると、付勢部材１０の第２端１０ｂは第２回転軸８の先端面に当接する。これにより、付勢部材１０は、回転子５と第２回転軸８との間で所定量だけ緊縮されて蓄勢状態となる。

　次いで、この状態で、貫通孔７ｄと貫通孔８ｄを一致させる。そして、貫通孔７ｄと貫通孔８ｄとに連結ピン９を嵌合させる。これにより、第１回転軸７と第２回転軸８とは同軸上で連結される。このとき付勢部材１０は、緊縮した状態で回転子５と第２回転軸８との間に配置される。つまり、このとき付勢部材１０は、先端側の第１端１０ａが回転子５の第１面５ａに当接し、基端側の第２端１０ｂが第２回転軸８の先端面８ｂ当接している。これにより付勢部材１０は蓄勢状態となる。

　この状態において、両者（第１回転軸７と第２回転軸８）は、一本の出力軸６を構成している。したがって、この状態にある両者（７，８）は、軸周りに同方向に連動して同時に回転する状態となっている。

　さらに、この状態において、第１回転軸７と第２回転軸８とは、相対的に軸方向に沿って所定の距離だけ移動自在となっている。この場合において、第１回転軸７と第２回転軸８との軸方向への相対的な移動は、貫通孔７ｄの長辺側の長さ（図２の符号Ｌ１で示す長さ）の範囲内である。

　上述のように組み立てたてられた状態の出力軸６は、通常状態にあるときには、付勢部材１０の付勢力が、回転子５と第２駆動部材８との間に作用している。つまり、当該付勢力は、両者（５，８）を軸方向において互いに離間させる作用をしている。

　このように、第１回転軸７と第２回転軸８とが軸方向において相対的に移動自在に構成しているのは、当該超音波モータ１が組みたてられた状態とされたときに、付勢部材１０の付勢力が回転子５を押圧して、当該回転子５が振動子２の弾性体４の表面の所定の部位（後述する作用点７ｘ；図２参照）に接触した状態を、常に確保するためである。

　他方、第２回転軸８の基端側（出力軸６の第２軸端）には軸方向に沿って短軸状の凸部８ａが形成されている。この凸部８ａの先端は、略凸球形状に形成されている。また、凸部８ａは第２回転軸８（出力軸６）の回転軸中心に設けられている。

　そして、弾性体４の中空部４ａには支持板部材１１が配設されている。具体的には、支持板部材１１は第２領域４ｎの基端寄りの領域であって、中空部４ａの内径Ｄ８となる領域内に設けられている。支持板部材１１は、中空部４ａの内径Ｄ８よりも小径の略円板形状に形成される板状部材である。図２において、支持板部材１１の外径を符号Ｄ９で示している（Ｄ８＞Ｄ９）。

　なお、支持板部材１１よりも外径側と中空部４ａの内径側との空間には給電ケーブル１３を挿通させる空間が形成されている。

　この支持板部材１１は、Ｚ軸方向に対して直交する面に対して平行に、中空部４ａ内において固定されている。また、支持板部材１１の前面側の略中心部分には、略凹球形状の凹部１１ａが形成されている。この凹部１１ａには、当該超音波モータ１が組みたてられたときに、出力軸６の第２回転軸８の凸部８ａが係合し、出力軸６を回転自在に軸支する。

　このような構成において、当該超音波モータ１が組み立て状態とされたとき、出力軸６は、弾性体４の中空部４ａをＺ軸方向に貫通して配置される。このとき、出力軸６の第１軸端（第１回転軸７の第１軸端領域７ａ）は、弾性体４の貫通孔４ｃから当該弾性体４の外部に突出して配置される。また、出力軸６の第２軸端（第２回転軸８の凸部８ａ）は、支持板部材１１の凹部１１ａによって回転自在に軸支される。

　このとき、回転子５は、付勢部材１０により弾性体４の中空部４ａのテーパ面４ｄ（内壁面）に押圧されている。この状態で、回転子５は回転するように構成されている。詳述すると、付勢部材１０の第１端１０ａが回転子５の第１面５ａに当接して、当該付勢部材１０は回転子５をＺ軸方向において先端側に押圧している。これにより、回転子５の第２面５ｂの一部は、弾性体４のテーパ面４ｄに向けて押圧されている。このときの回転子５の第２面５ｂと、弾性体４のテーパ面４ｄとの接触部位を、図２において作用点７ｘとして図示している。

　ここで、作用点７ｘの径方向における位置は、出力軸６の軸中心から離れた位置に設定することが望ましい。作用点７ｘの径方向の位置が、出力軸６の軸中心から離れた位置にある程、回転子５が回転するときの回転トルクを大きくすることができるためである。

　こうして、回転子５が弾性体４のテーパ面４ｄに接触し、付勢部材１０によって押圧された状態で、振動子２の振動を受けると、当該振動は回転子５に伝達される。これにより、回転子５とテーパ面４ｄとの間の摩擦力によって回転子５及び第１回転軸７（出力軸６）が回転する構成となっている。

　したがって、回転子５の第２面５ｂの表面とテーパ面４ｄの表面とが接触する部位（作用点７ｘ）は、いずれの面も所定の表面粗さを有して形成されているのが望ましい。

　一方、付勢部材１０によって回転子５がテーパ面４ｄへ押圧されると、第１回転軸７の第１軸端領域７ａが貫通孔４ｃの軸中心において安定して配置されることになる。したがって、この場合において、テーパ面４ｄの傾斜に沿う方向は、ある程度滑らかな表面とされているのが望ましい。これに対し、テーパ面４ｄの周方向（回転方向）は、所定の表面粗さを有して形成して、必要な摩擦力を確保し得るように設定されている。

　また、図２に示すように、
弾性体４の中空部４ａにおいて回転子５が配設される部分の内径をＤ１とし、
回転子５の外径をＤ２とし、
付勢部材１０の外径をＤ３とし、
付勢部材１０の内径をＤ４とし、
出力軸６の付勢部材配置領域７ｃの外径をＤ５とし、
弾性体４の貫通孔４ｃの内径をＤ６とし、
出力軸６の第１軸端領域７ａの少なくとも貫通孔４ｃから外部に突出する部分の外径をＤ７としたとき、次に示す関係が設定されている。即ち、
中空部内径Ｄ１＞回転子外径Ｄ２＞貫通孔内径Ｄ６
である。また、
回転子外径Ｄ２＞付勢部材内径Ｄ４＞付勢部材配置領域外径Ｄ５、かつ
中空部内径Ｄ１＞付勢部材外径Ｄ３
である。また、
貫通孔内径Ｄ６＞出力軸第１軸端外径Ｄ７
である。

　このように構成された本実施形態の超音波モータ１の作用を、以下に簡単に説明する。まず、４枚の圧電素子３のそれぞれに対し、例えば位相差を９０度、駆動周波数を弾性体４の共振周波数とする交番電圧を印加する。これにより、弾性体４が励振される。すると、弾性体４の第１領域４ｍ、即ち圧電素子３が貼り付けられている部分の弾性体４の表面は、断面から見た場合に略円運動の振動を起こす。

　このとき、弾性体４の中空部４ａのテーパ面４ｄには、出力軸６の第１回転軸７に一体に設けられている回転子５が付勢部材１０の付勢力によって押圧されている。したがって、弾性体４の第１領域４ｍに生じた振動は、テーパ面４ｄから回転子５へと伝達される。そして、回転子５とテーパ面４ｄとの間の摩擦力によって回転子５がＺ軸周りに回転する。これにより、出力軸６も同方向に回転駆動する。

　以上説明したように、本実施形態の超音波モータ１は、圧電素子３に交番電圧を印加することにより振動する振動子２を有する。この振動子２は、圧電素子３と当該圧電素子３が固着された弾性体４とを有する。また、当該超音波モータ１は、振動子２の表面に接触した状態で押圧されることにより振動子２の振動を受けて回転する回転子５を有する。当該超音波モータ１は、回転子５を弾性体４に押圧する付勢部材１０を有する。当該超音波モータ１は、回転子５の回転を出力する出力軸６を有する。

　そして、弾性体４は、中空部４ａを有する柱状に形成されている。弾性体４は、中空部４ａに回転子５と付勢部材１０とを収容している。また、回転子５は、付勢部材１０により弾性体４の中空部４ａの内壁面に押圧された状態で回転する。

　さらに、弾性体４は、出力軸６の第１軸端（７ａ）を回転自在に貫通させる貫通孔４ｃを第１端（先端）に有する。弾性体４の中空部４ａには、出力軸６の第２軸端（８ａ）を回転自在に軸支する支持板部材１１を備える。

　出力軸６は、中空部４ａを貫通して配置されている。かつ、出力軸６の第１軸端（７ａ）は貫通孔４ｃから弾性体４の外部に突出して回転自在に配置されている。かつ、出力軸６の第２軸端（８ａ）は支持板部材１１によって回転自在に軸支されている。

　回転子５は、略円板形状からなる。回転子５は、出力軸６と同軸上に一体に形成されている。付勢部材１０は、出力軸６の同軸上に、回転子５と支持板部材１１との間に、蓄勢状態で配置されている。かつ、付勢部材１０の第１端１０ａは、回転子５の第１面５ａを出力軸６に沿う軸方向に押圧している。

　このように構成される本実施形態の超音波モータ１は、弾性体４の外面側に設けた複数の圧電素子３に交番電圧を印加して弾性体４に固有振動（共振）を発生させ、弾性体４の中空部４ａに設けられ付勢部材１０により与圧された回転子５（ロータ）を弾性体４の内壁面（テーパ面４ｄ）に接触させた状態で、弾性体４と回転子５との間の摩擦力によって、弾性体４の振動を回転子５へ伝達して、当該回転子５を回転させることで、出力軸６を回転させる駆動力に変換するアクチュエータである。

　このような構成により、本実施形態の超音波モータ１によれば、回転子５を出力軸６と一体に構成し、弾性体４の内部領域に、回転子５，出力軸６（７，８，９），付勢部材１０，支持板部材１１等の構成部材を収容する構成としたので、小型化を実現できる。

　このように超音波モータ１の小型化を実現しながらも、弾性体４の軸方向の長さを確保することができるので、低い共振周波数を保持することができる。したがって、これにより、小型でかつ充分な回転トルクを得られる超音波モータ１を実現できる。

　また、弾性体４と回転子５との接触部位（作用点７ｘ）を、振動子２（弾性体４）の中空部４ａに設けることによって、超音波モータ１の外部に露呈する構造物を少なくすることができる。よって、本実施形態の超音波モータ１は、例えば内視鏡等の小型装置の内部に組み込み易い形態とすることができる。

　また、回転子５の外径Ｄ２は、貫通孔４ｃの内径Ｄ６より大きく設定することにより（Ｄ２＞Ｄ６）、回転子５が貫通孔４ｃから外部に向けて脱落するようなことはない。同時に、回転子５の外径Ｄ２は、弾性体４の中空部４ａの内径Ｄ１よりも小径となるように設定したので（Ｄ１＞Ｄ２）、回転子５の外縁部等が弾性体４の内部領域の径方向の内壁面等に接触することを抑えることができる。したがって、回転子５の回転損失を抑止することができ、かつ出力軸６のスムースな回転を確保できる（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ６）。

　また、付勢部材１０の内径Ｄ４は、回転子５の外径Ｄ２より小さく設定したので（Ｄ２＞Ｄ４）、付勢部材１０による回転子５の第１面５ａの押圧を確実に保持することができる。同時に、付勢部材１０の内径Ｄ４は、出力軸６の中間領域（７ｃ）の外径Ｄ５より大きく形成されているので（Ｄ４＞Ｄ５）、付勢部材１０は、出力軸６における第１回転軸７の付勢部材配置領域７ｃの外周面上に巻回した形態で、付勢部材１０の伸縮を阻害することなく配置することができる。かつさらに、付勢部材１０の外径Ｄ３は、弾性体４の中空部４ａの内径Ｄ１より小さく形成したので（Ｄ１＞Ｄ３）、弾性体４の中空部４ａの径方向の内壁面に付勢部材１０の外径部分が接触することを抑えることができる。したがって、回転子５の回転損失を抑止することができ、かつ出力軸６のスムースな回転を確保できる。

　そして、出力軸６の第１軸端（第１回転軸７の第１軸端領域７ａ）の外径Ｄ７は、貫通孔４ｃの内径Ｄ６より小さく形成したので、第１回転軸７の第１軸端領域７ａを貫通孔４ｃに回転自在に挿通させることができる。

　弾性体４の中空部４ａにおいて、回転子５が接触する内壁面をテーパ面４ｄで形成し、このテーパ面４ｄは、弾性体４の貫通孔４ｃに向かって形成したので、弾性体４の振動を回転子５及び出力軸６の軸方向に効率よく伝達することができる。

　付勢部材１０は、回転子５の第２面５ｂと弾性体４のテーパ面４ｄとを接触させた状態で、回転子５の第１面５ａを出力軸６の軸方向に向けて押圧する構成としたので、回転子５が一体に形成される第１回転軸７の軸中心を、貫通孔４ｃの軸中心に安定した状態で配置することができる。これにより、出力軸６の安定した回転を確保することができる。

　弾性体４又は回転子５において、テーパ面４ｄと回転子５の第２面５ｂとの接触部位（作用点７ｘ）の各表面は、いずれの面にも所定の表面粗さを備えているので、必要とする充分な摩擦力を確実に保持することができる。

　回転子５の第２面５ｂと弾性体４のテーパ面４ｄとの接触部位（作用点７ｘ）の径方向における位置を、回転子５（出力軸６）の軸中心から径方向に所定の距離だけ離れた位置に設定したので。必要とする充分な回転トルクを得ることができる。

　テーパ面４ｄの表面粗さは、傾斜に沿う方向の表面粗さよりも、周方向の表面粗さの方を粗く設定したので、付勢部材１０の回転子５の押圧による出力軸６の軸中心の安定化を得られると同時に、回転子５と弾性体４との摩擦力を確保して、充分な回転トルクを得ることができる。

　なお、本実施形態の構成においては、弾性体４は、第１領域４ｍと第２領域４ｎを有し、中空部４ａを有する略柱状の形態として例示している。ここで、弾性体４は、圧電素子３が外面に固着され、回転子５と付勢部材１０とを収容する中空部４ａ（の一部）を有する形態であればよい。したがって、上述の第１の実施形態で示した構成例に限られることはない。例えば、弾性体４は、第１領域４ｍで示される部分のうち少なくとも圧電素子３が貼り付けられている部分に形成されていればよく、第２領域４ｎで示される部分は、別体の構成部材で構成されていてもよい。この場合、第２領域４ｎの部分に配設される別体の構成部材としては、例えば、金属素材等を用いて形成され、かつ略柱状で中空部を有する形態であればよい。

　次に、本発明の第２の実施形態の超音波プローブの構成を、主に図３を用いて以下に説明する。図３は、本発明の第２の実施形態の超音波プローブにおける先端部の内部構成の要部を示す断面斜視図である。なお、図３において、矢印符号Ｘ，Ｙ，Ｚは、上述の図１，図２と同様に規定されるものとする。したがって、図３においても、矢印符号Ｚで示す方向を、本実施形態の超音波プローブにおける軸方向と規定し、Ｚ軸方向というものとする。

　本実施形態の超音波プローブは、上述の第１の実施形態の超音波モータ１を適用する超音波プローブである。したがって、超音波モータ自体の構成については上述したので、図１，図２を参照するものとし、以下の説明においては詳細説明を省略する。また、本実施形態の超音波プローブの基本的な構成は、従来一般に普及している超音波プローブと略同様である。したがって、以下の説明においては、超音波プローブの構成を簡単に説明するに留める。

　本実施形態の超音波プローブ２０は、生体内に挿入し得るのに適する形態であり、全体として細長管状に形成されている。この超音波プローブ２０は、例えば機械スキャン方式を採用する超音波プローブである。

　本実施形態の超音波プローブ２０の先端部２０ａには、図３に示すように、上述の超音波モータ１（２～１３）と、超音波画像生成用振動子２１（２２，２３）と、振動子揺動台２４と、揺動駆動力伝達機構２５（２６～３２）と、振動子保持部材３３と、揺動駆動力伝達部保持部材３４と、挿入部ハウジング３５と、外装シース（樹脂製チューブ）３６と、超音波伝達媒体３７等が配設されている。

　超音波モータ１（２～１３）は、上述の第１の実施形態で説明したアクチュエータである。

　超音波画像生成用振動子２１（以下、単に振動子２１と略記する）は、超音波画像生成用圧電素子２２（以下、単に圧電素子２２と略記する）と、超音波画像生成用弾性体２３（以下、単に弾性体２３と略記する）とからなる。振動子２１は、弾性体２３に圧電素子２２を貼り付けた形態で構成されている。当該振動子２１は、圧電素子２２に対して交番電圧を印加することにより振動する。

　圧電素子２２は電気機械変換素子である。圧電素子２２には給電ケーブル（不図示）が接続されている。弾性体２３は金属素材からなり、圧電素子２２の振動を受けて固有振動（共振）を発生させる。この振動は、超音波画像生成用の振動である。

　この振動子２１は、振動子揺動台２４に載置され固定されている。振動子揺動台２４は、揺動駆動力伝達機構２５（詳細後述）を通じて超音波モータ１から伝達されてくる回転駆動力を受けて、振動子２１を所定の方向に所定の範囲内で揺動させる。

　振動子揺動台２４は、固定部（振動子保持部材３３）に対して揺動軸２４ｂ周りに回転自在に設けられている。この場合において、揺動軸２４ｂは、当該超音波プローブ２０のＺ軸方向に対して直交する方向に配置されている。したがって、振動子揺動台２４は、超音波プローブ２０のＺ軸方向に対して揺動する。

　また、振動子揺動台２４は、斜歯ギヤ２４ａを有している。この斜歯ギヤ２４ａは、揺動駆動力伝達機構２５（詳細後述）を通じて伝達される超音波モータ１の回転駆動力を揺動軸２４ｂ周りの回転駆動力に変換するウォームギヤ機構のウォームホイールである。この斜歯ギヤ２４ａに対応するウォーム（ねじ歯車）は、揺動駆動力伝達機構２５に含まれるウォーム部３２である（詳細後述）。

　この構成により、振動子揺動台２４は、揺動駆動力伝達機構２５のウォーム部３２の回転方向及び回転角度に応じて、所定の方向に所定の回転角度の範囲内で揺動する。

　揺動駆動力伝達機構２５は、超音波モータ１の出力軸６（第１回転軸７の第１軸端領域７ａ）から出力される回転駆動力を振動子揺動台２４へ伝達する。

　揺動駆動力伝達機構２５は、第１マグネット２６と、第２マグネット２７と、第１シャフト２８と、第１ギヤ２９と、第２ギヤ３０と、第２シャフト３１と、ウォーム部３２とによって構成されている。

　第１マグネット２６は、略円環状に形成され、周方向にＮ極とＳ極が交互に配置された形態で形成される磁石である。第１マグネット２６は、超音波モータ１の出力軸６の第１回転軸７に同軸上に固定されている。詳しくは、第１マグネット２６は、第１回転軸７の第１軸端領域７ａが弾性体４の外部に突出している軸部分に固定されている。この構成により、第１マグネット２６は、第１回転軸７の回転に伴い同方向に回転する。

　第２マグネット２７は、第１マグネット２６と略同形態に形成されている。第２マグネット２７は、第１シャフト２８に同軸上に固定されている。そして、第１マグネット２６と第２マグネット２７とは、揺動駆動力伝達部保持部材３４（詳細後述）の隔壁３４ｂを隔てて、各板面を対向させて配置されている。この構成により、第１マグネット２６が回転して各磁極が回転方向において移動すると、対向して配置される第２マグネット２７の各磁極に対し磁力が作用して、当該第２マグネット２７を非接触状態で回転させるいわゆる非接触式磁気継手（マグネットカップリング）を構成している。

　第１シャフト２８は、上述の第２マグネット２７と第１ギヤ２９とを同軸上に固定する軸部材である。第１シャフト２８の基端２８ａは、揺動駆動力伝達部保持部材３４の隔壁３４ａに回転自在に軸支されている。また、第１シャフト２８の先端２８ｂは、振動子保持部材３３の隔壁３３ａに回転自在に軸支されている。そして、第１シャフト２８の軸中心は、超音波モータ１の出力軸６（第１回転軸７）の軸中心と、Ｚ軸方向において略一致させて配置されている。第１シャフト２８は、上述の作用によって第２マグネット２９が回転すると、同方向に回転する。

　第１ギヤ２９は、第１シャフト２８の同軸上に固定される平歯車である。上述の作用によって第２マグネット２９が回転し、第１シャフト２８が回転すると、第１ギヤ２９は、同方向に回転する。

　第２ギヤ３０は、第１ギヤ２９に噛合する平歯車である。第２ギヤ３０は、第１ギヤ２９の回転に従って第１ギヤ２９とは反対方向に回転する。第２ギヤ３０は、第２シャフト３１の基端部において同軸上に固定されている。これにより、第２ギヤ３０が第１ギヤ２９の回転に従って回転すると、第２シャフト３１は、第２ギヤ３０と同方向に回転する。

　第２シャフト３１は、上述の第２ギヤ３０とウォーム部３２とを同軸上に固定する軸部材である。第２シャフト３１の基端寄りの中間部３１ａは、振動子保持部材３３の隔壁３３ａを貫通して回転自在に配置されている。また、第２シャフト３１の先端３１ｂは、振動子保持部材３３の先端壁３３ｂにおいて回転自在に軸支されている。そして、第２シャフト３１の軸中心は、超音波モータ１の出力軸６（第１回転軸７）の軸中心と略平行（即ちＺ軸方向）に配置されている。第２シャフト３１は、第２ギヤ３０の回転に伴って同方向に回転する。

　ウォーム部３２は、第２シャフト３１の同軸上に固定されるねじ歯車である。ウォーム部３２は、超音波モータ１の回転駆動力を揺動軸２４ｂ周りの回転駆動力に変換するウォームギヤ機構のウォーム部（ねじ歯車）である。ウォーム部３２に対応するウォームホイールは、上述の斜歯ギヤ２４ａである。上述のように第２シャフト３１が回転すると、ウォーム部３２は同方向に回転する。これにより、ウォーム部３２は、斜歯ギヤ２４ａを通じて振動子揺動台２４を所定方向に揺動させる。

　振動子保持部材３３は、振動子２１を固定する振動子揺動台２４と、揺動駆動力伝達機構２５のうちウォームギヤ機構部分を内部に収容し、これらの構成部材の周囲を覆う保護部材である。振動子保持部材３３は、当該超音波プローブ２０の最も先端側に配置されている。

　揺動駆動力伝達部保持部材３４は、揺動駆動力伝達機構２５の主要構成部材（上記ウォームギヤ機構以外の構成部材）と駆動源としての超音波モータ１を内部に収容し、これら構成部材の周囲を覆う保護部材である。揺動駆動力伝達部保持部材３４は、振動子保持部材３３の基端側に連結されている。揺動駆動力伝達部保持部材３４の基端側には、超音波モータ１の一部（弾性体４の基端側の第２領域４ｎ）が連結されている。この場合において、揺動駆動力伝達部保持部材３４の基端側の内部には、超音波モータ１の他の一部（弾性体４の先端側の第１領域４ｍ）が配置されている。

　挿入部ハウジング３５は、当該超音波プローブ２０の先端部２０ａ内の各構成部材から延出される給電ケーブル１３やその他の信号ケーブル等（不図示）を挿通させる挿通経路（不図示）を有するほか、穿刺針４０の挿通路３５ｃを有している。挿入部ハウジング３５は、超音波モータ１の後筒部材１２に連結されている。

　なお、挿入部ハウジング３５の内部には、穿刺針４０の挿通路３５ｃが設けられている。そして、挿入部ハウジング３５の先端部分には、挿通路３５ｃの開口３５ａと、穿刺針起上台３５ｂが形成されている。

　開口３５ａは、挿通路３５ｃを挿通させた穿刺針４０の先端部を外部に突出させる開口である。挿通路３５ｃは、穿刺針４０を挿通させる通路である。穿刺針起上台３５ｂは、挿通路３５ｃを挿通させた穿刺針４０の先端部を外部に突出させる際に、穿刺針４０の突出方向を規定するための構成部である。穿刺針起上台３５ｂは、当該超音波プローブ２０のＺ軸方向に対して所定の角度の傾斜面を有して形成されている。この構成により、穿刺針４０を挿通路３５ｃを通じて押し出したとき、穿刺針４０の先端は、穿刺針起上台３５ｂに誘導されて開口３５ａに向けて挿通方向が変更されて、当該超音波プローブ２０の外部に向けて突出する。

　ここで、穿刺針４０は、先端が針状に形成され、中空で細長の可撓性を有する管状部材である。穿刺針４０は、操作部側の挿入口（不図示）から超音波プローブ２０内の挿通路３５ｃを挿通させて、超音波プローブ２０の先端部２０ａの開口３５ａから突出させることができるように構成されている。

　なお、振動子保持部材３３と、揺動駆動力伝達部保持部材３４と、挿入部ハウジング３５とは、外面が略面一となるように形成されており、当該超音波プローブ２０は、全体として細長管状に形成されている。この場合において、揺動駆動力伝達部保持部材３４と挿入部ハウジング３５との間には、上述したように、超音波モータ１の弾性体４の一部（第２領域４ｎ）が配設されている。ここで、当該弾性体４の第２領域４ｎの外面も、上記各部材（３３，３４，３５）の外面と略面一に形成されている。

　そして、振動子保持部材３３，揺動駆動力伝達部保持部材３４，超音波モータ１の一部（弾性体４の第２領域４ｎ），挿入部ハウジング３５の各外面は、外装シース３６によって覆われている。この外装シース３６は、例えば樹脂製の管状部材が適用される。なお、外装シース３６は、図面の繁雑化を避けるために、図３においては点線で簡略化して示している。

　外装シース３６の先端において、当該外装シース３６内及び振動子保持部材３３の内部空間には、超音波伝達媒体３７が充填されている。この超音波伝達媒体３７は、振動子２１から出力される超音波の減衰を抑止するための媒体である。超音波伝達媒体３７は、例えば、液体油脂剤やゼリー状オイル等が適用される。

　このように構成された本実施形態の超音波プローブ２０の作用を、以下に簡単に説明する。

　まず、超音波モータ１が上述のようにして駆動されると、出力軸６が回転する。出力軸６が回転すると、第１回転軸７が回転し、この第1回転軸７の同軸上に固定された第１マグネット２６も同方向に回転する。第１マグネット２６が回転すると、第２マグネット２７が回転する。これに伴って、超音波モータ１から出力された回転駆動力は、第１シャフト２８，第１ギヤ２９，第２ギヤ３０，第２シャフト３１，ウォーム部３２へと伝達される。これにより、ウォーム部３２は、振動子揺動台２４を揺動させる。これにより振動子２が揺動する。

　このようにして、超音波モータ１から出力された回転駆動力は、揺動駆動力伝達機構２５を通じて振動子２へと伝達される。このとき超音波モータ１の回転方向と回転数などを適宜所定のタイミングで制御することで、振動子２を所定の範囲内で揺動させることができる。これにより、振動子２の揺動スキャンを実現することができ、所定の範囲の超音波画像を生成することができる。

　そして、表示装置（不図示）に表示される超音波画像を観察しながら、超音波プローブ２０を操作して、検査対象の病変部を探索する。ここで、検査対象病変部を発見した場合には、その検査対象病変部に対して穿刺針４０を用いる穿刺操作を行う。

　本実施形態の超音波プローブ２０においては、穿刺針４０を軸方向に押し出す操作のみで、穿刺針４０は穿刺針起上台３５ｂによって開口３５ａから外部に向けて、Ｚ軸方向に対して所定の突出角度を持って突出する。これにより、穿刺針４０は検査対象病変部を穿刺して、当該病変部の生体組織や細胞等を吸引し採取する。このようにして採取された生体組織や細胞等は、病理検査や病理診断に利用される。

　このような構成によって、上記第２の実施形態の超音波プローブによれば、適用する超音波モータ１は、弾性体４の内部領域に、回転子５，出力軸６（７，８，９），付勢部材１０，支持板部材１１等の構成部材を収容する構成とし、かつ回転子５と弾性体４との接触部位（作用点７ｘ）をも弾性体の内部領域に配置する構成としている。この構成により。超音波モータ１の作用点７ｘ近傍が、超音波画像生成用振動子２１の周辺に設けられる超音波伝達媒体３７（液体油脂剤やゼリー状オイル等）に晒されることがない。

　また、振動子保持部材３３の内部空間に収容される振動子２１と、超音波モータ１との間に、振動子保持部材３３の隔壁３３ａ及び揺動駆動力伝達部保持部材３４の隔壁３４ａ等を設けて構成している。この構成により、振動子保持部材３３の内部空間に充填される超音波伝達媒体３７が、超音波モータ１の配置領域へと侵入することが抑止されている。この構成により、超音波モータ１の内部領域へ超音波伝達媒体３７が浸入する心配はない。したがって、超音波モータ１における作用点７ｘにて生じる摩擦力を確実に確保することができ、超音波モータ１の充分な回転トルクを得ることが容易にできる。

　次に、本発明の第３の実施形態の医療機器システムの概略的な構成を、図４を用いて以下に説明する。図４は、本発明の第３の実施形態の医療機器システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。

　本実施形態の医療機器システムは、上記第１の実施形態の超音波モータを適用する上記第２の実施形態の超音波プローブを含む超音波ガイド下穿刺システムを例示している。この超音波ガイド下穿刺システム１００は、超音波プローブを用いて検査対象とする生体の体腔内、例えば肺末梢や前立腺等における血管などの極細管腔内の超音波画像を生成し、当該超音波画像を表示装置に表示させることで、検査対象とする病変部の探索や観察を行うと共に、当該検査対象病変部へ穿刺針を穿刺して、当該病変部の生体組織や細胞等を吸引し採取する機能を有する。

　図４に示すように、本実施形態の超音波ガイド下穿刺システム１００は、細長管形状の超音波プローブ２０と、穿刺針装置１０３と、プロセッサ１０１と、モニタ１０２等を具備して構成されている。

　超音波プローブ２０は、上述の第２の実施形態で説明したものと同形態の超音波プローブが適用されているものとする。この超音波プローブ２０には、上述したように第１の実施形態の超音波モータ１が適用されている。この超音波プローブ２０は、例えば血管等の極細管腔内に挿通し得る細長管形状を有し、いわゆる機械スキャン方式の超音波プローブである。

　超音波プローブ２０は、振動子や振動子駆動機構等を収納した先端部２０ａと、細長管状で可撓性を有する樹脂製の可撓管部２０ｂとを有する。

　超音波プローブ２０は、直径が、例えば２～４ｍｍ程度に構成されている。先端部２０ａの内部には、超音波画像生成用の振動子２１のほか、この振動子２１を駆動する揺動駆動力伝達機構２５や駆動源となる超音波モータ１等が収容されている。なお、超音波プローブ２０の詳細構成は、図３を参照し、その詳細説明は省略する。また、超音波モータ１の詳細構成は、図１，図２を参照し、その詳細説明は省略する。

　超音波プローブ２０の可撓管部２０ｂの基端には、穿刺針装置コネクタ２０ｃが設けられている。穿刺針装置コネクタ２０ｃは、超音波プローブ２０と穿刺針装置１０３とを接続するために設けられる接続部材である。

　また、超音波プローブ２０の内部には、長軸方向に穿刺針４０（図３も参照）を挿通させる挿通路３５ｃが形成されている。そして、この挿通路３５ｃは、先端部２０ａの挿入部ハウジング３５に設けられた開口３５ａに通じている。

　さらに、超音波プローブ２０の内部には、先端部２０ａ内の各構成部材から延出される給電ケーブル１３（図３参照）やその他複数の信号ケーブル等（不図示）を挿通させる挿通経路（不図示）を有する。これら複数の信号ケーブルは、例えば超音波モータ１を駆動制御する制御信号等を伝達する。

　穿刺針装置コネクタ２０ｃからは、ケーブル２０ｄが延出している。このケーブル２０ｄの先端にはコネクタ２０ｅが設けられている。このコネクタ２０ｅは、超音波プローブ２０とプロセッサ１０１とをケーブル２０ｄを通じて接続するための接続コネクタである。

　穿刺針装置１０３は、穿刺針４０と、穿刺針４０の操作を行うための穿刺用ハンドル１０３ａなどを有して構成されている。

　穿刺用ハンドル１０３ａは、穿刺針装置コネクタ２０ｃに連結されている。穿刺用ハンドル１０３ａは、穿刺針装置コネクタ２０ｃ内を通じて超音波プローブ２０の挿通路３５ｃに連通する穿刺針挿入チャンネル１０３ｂを有している。

　穿刺針４０は、当該穿刺針挿入チャンネル１０３ｂに挿入されると、超音波プローブ２０の挿通路３５ｃへと導入され、最終的に、穿刺針４０の先端が、超音波プローブ２０の先端部２０ａの開口３５ａから外部に突出する。

　プロセッサ１０１は、超音波プローブ２０の先端部２０ａ内の超音波画像生成用振動子や超音波モータ等を駆動する駆動制御部や、超音波画像生成用振動子からの出力信号に基づいて検査対象の病変部周辺の超音波画像を生成する画像生成部等を有する。

　モニタ１０２は、プロセッサ１０１において生成された超音波画像信号を受けて表示に適した画像処理を行って、超音波画像を表示する表示装置である。

　プロセッサ１０１とモニタ１０２とは、所定の信号ケーブルによって接続されている。また、図示を省略しているが、プロセッサ１０１とモニタ１０２とのそれぞれには、例えば商用電源からの電源供給を受けるための電源ケーブルが接続されている。

　なお、プロセッサ１０１は、ハードウエアを含み、例えば中央処理装置（ＣＰＵ），ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む。ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されたソフトウエアプログラムを読み出して、ＲＡＭに展開して実行することによって、駆動制御部や画像生成部等の機能が実現される。ここで、プロセッサは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの半導体チップなどにより構成されていてもよい。さらに、駆動制御部や画像生成部等は、電子回路によって構成してもよい。

　このように構成される医療機器システム１００においては、使用者は、モニタ１０２に表示される超音波画像を観察し、表示画像を観察しながら穿刺針４０を操作して、検査対象としている病変部への穿刺操作を行い、当該病変部の生体組織や細胞等を吸引し採取する、といった一連の操作を行うことができる。そして、このようにして採取された生体組織や細胞等は、病理検査や病理診断に利用される。

　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施することができることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明は、添付のクレームによって限定される以外にはそれの特定の実施態様によって制約されない。

Claims

　圧電素子と前記圧電素子が固着された弾性体とを有し、前記圧電素子に交番電圧を印加することにより振動する振動子と、
　前記振動子の表面に接触した状態で押圧されることにより前記振動子の振動を受けて回転する回転子と、
　前記回転子を前記弾性体に押圧する付勢部材と、
　前記回転子の回転を出力する出力軸と、
　を具備し、
　前記弾性体は、中空部を有し、前記中空部に前記回転子と前記付勢部材とを収容し、
　前記回転子は、前記付勢部材により前記弾性体の前記中空部の内壁面に押圧された状態で回転する
ことを特徴とする超音波モータ。
　前記弾性体は、前記出力軸の第１軸端を回転自在に貫通させる貫通孔を第１端に有し、前記中空部に前記出力軸の第２軸端を回転自在に軸支する支持板部材を備えており、
　前記出力軸は、前記中空部を貫通して配置され、かつ前記第１軸端は前記貫通孔から前記弾性体の外部に突出して回転自在に配置され、前記第２軸端は前記支持板部材によって回転自在に軸支されており、
　前記回転子は、略円板形状からなり前記出力軸と同軸上に一体に形成されており、
　前記付勢部材は、前記出力軸の同軸上に前記回転子と前記支持板部材との間の中間領域に、蓄勢状態で配置されており、かつ前記付勢部材の第１端は前記回転子の第１面を前記出力軸に沿う方向に押圧している
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
　前記回転子の外径は前記貫通孔の内径より大きく、かつ前記弾性体の前記中空部の内径より小さく形成され、
　前記付勢部材は、内径が前記回転子の外径より小さく、かつ前記出力軸の前記中間領域の外径より大きく形成され、さらに、外径が前記弾性体の前記中空部の内径より小さく形成され、
　前記出力軸の前記第１軸端の外径は、前記貫通孔の内径より小さく形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波モータ。
　前記弾性体の前記中空部には、前記貫通孔に向かって形成されるテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の超音波モータ。
　前記付勢部材は、前記回転子の第２面と前記弾性体の前記テーパ面とを接触させた状態で、前記回転子の前記第１面を前記出力軸の軸方向に向けて押圧している
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波モータ。
　前記弾性体又は前記回転子は、前記テーパ面と前記回転子の前記第２面とが接触する部位は、いずれの面も所定の表面粗さを有する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の超音波モータ。
　前記回転子の前記第２面と前記弾性体の前記テーパ面との接触部位（作用点）の径方向の位置は、
前記回転子の軸中心から径方向に所定の距離だけ離れた位置に設定されている
ことを特徴とする請求項４～請求項６のいずれか一項に記載の超音波モータ。
　請求項２～請求項７のいずれか一項に記載の超音波モータと、
　前記出力軸の回転を受けて超音波を送受信する超音波振動子と、
　を具備することを特徴とする超音波プローブ。
　請求項８に記載の超音波プローブと、
　プロセッサと、
　表示装置と、
　を具備する医療機器システムにおいて、
　前記超音波振動子は、被検体に向けて超音波を送信し、当該被検体によって反射されてくる超音波を受信し、
　前記プロセッサは、前記超音波振動子が受信した超音波に基づいて画像信号を生成し、
　前記表示装置は、前記画像信号を受けて前記被検体の画像を表示する
ことを特徴とする医療機器システム。