(57)【要約】【課題】超音波内視鏡装置の故障診断を精度よく行うことのできる超音波内視鏡装置の故障診断システム、超音波内視鏡装置の故障診断方法、及び超音波内視鏡装置の故障診断プログラムを提供する。【解決手段】システム制御部１５２は、超音波内視鏡１２の超音波振動子４８から超音波が非送信の状態において超音波振動子４８の受信信号を取得し、この受信信号に基づいて、超音波内視鏡１２を含む超音波内視鏡装置１０の故障診断を行う。【選択図】図５
2020121040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において前記超音波振動子の受信信号を取得し、前記受信信号に基づいて、前記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行う故障診断部を備える超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項２】
請求項１記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部は、前記超音波内視鏡に含まれる複数の前記超音波振動子の各々の前記受信信号を取得し、予め決められた値を超える信号を含む前記受信信号の数に基づいて前記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項３】
請求項１記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部は、前記超音波内視鏡に含まれる複数の前記超音波振動子の各々の前記受信信号を取得し、平均レベルが予め決められた値を超える前記受信信号の数に基づいて前記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項４】
請求項２又は３記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部は、前記数、前記取得した前記受信信号の総数における前記数の割合、又は前記総数における前記総数から前記数を減算した数の割合、が予め決められた条件を満たす場合に、前記超音波内視鏡装置の故障の可能性があると診断する超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項５】
請求項１記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部は、前記超音波内視鏡に含まれる複数の前記超音波振動子の各々の前記受信信号を取得し、前記取得した全ての前記受信信号の平均レベルに基づいて前記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項６】
請求項５記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部は、前記平均レベルが予め決められた値以上となる場合に前記超音波内視鏡装置の故障の可能性があると診断する超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部は、前記超音波内視鏡が未使用の期間において前記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部によって故障の可能性があると診断された場合に、診断結果に基づく報知処理を行う報知制御部を備える超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
前記故障診断部は、前記超音波内視鏡装置の本体部に設けられる超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【請求項１０】
超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において前記超音波振動子の受信信号を取得し、前記受信信号に基づいて、前記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断方法。
【請求項１１】
超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において前記超音波振動子の受信信号を取得し、前記受信信号に基づいて、前記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行うステップをコンピュータに実行させるための超音波内視鏡装置の故障診断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波内視鏡装置の故障診断システム、超音波内視鏡装置の故障診断方法、及び超音波内視鏡装置の故障診断プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体の内部（例えば、患者の体内）において複数の超音波振動子をそれぞれ駆動させて超音波を送受信することで被検体の内部の超音波画像を取得する超音波診断装置は、既に知られている（例えば特許文献１，２参照）。特許文献１、２には、超音波内視鏡装置が記載されている。特許文献１、２に記載の装置は、超音波振動子から超音波を送信させたときの超音波振動子の受信信号に基づいて、超音波内視鏡における断線等の異常検出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８５１７５号公報
【特許文献２】特開平６−２６９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波内視鏡装置は、超音波内視鏡と、これが接続される本体部とにより構成される。特許文献１，２に記載されているように、超音波振動子から超音波を送信させ、その反射波の受信信号を解析することで、超音波内視鏡の異常を検出することは可能である。超音波内視鏡は、超音波画像生成のために微小信号を利用するため、ノイズの影響を受けやすい。微小信号に混入するノイズの要因は、超音波内視鏡自体、本体部に含まれる機器等、様々なものがある。特許文献１、２に記載された異常検出の方法は、超音波振動子を通常の検査時と同様に動作させた状態にて得られる受信信号を解析して、異常を検出するものである。したがって、受信信号に含まれるノイズは、超音波の反射波のレベルに埋もれてしまい、どのようなノイズが発生しているのかを判断することができない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波内視鏡装置の故障診断を精度よく行うことのできる超音波内視鏡装置の故障診断システム、超音波内視鏡装置の故障診断方法、及び超音波内視鏡装置の故障診断プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の超音波内視鏡装置の故障診断システムは、超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において上記超音波振動子の受信信号を取得し、上記受信信号に基づいて、上記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行う故障診断部を備えるものである。
【０００７】
本発明の超音波内視鏡装置の故障診断方法は、超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において上記超音波振動子の受信信号を取得し、上記受信信号に基づいて、上記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行うものである。
【０００８】
本発明の超音波内視鏡装置の故障診断プログラムは、超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において上記超音波振動子の受信信号を取得し、上記受信信号に基づいて、上記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行うステップをコンピュータに実行させるためのものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、超音波内視鏡装置の故障診断を精度よく行うことのできる超音波内視鏡装置の故障診断システム、超音波内視鏡装置の故障診断方法、及び超音波内視鏡装置の故障診断プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】超音波内視鏡装置１０の概略構成を示す図である。
【図２】超音波内視鏡１２の挿入部２２の先端部及びその周辺を拡大して示した平面図である。
【図３】超音波内視鏡１２の挿入部２２の先端部４０を図２に図示のＩ−Ｉ断面にて切断したときの断面を示す図である。
【図４】超音波内視鏡１２及び超音波用プロセッサ装置１４の構成を示すブロック図である。
【図５】システム制御部１５２の機能ブロックを示す図である。
【図６】超音波非送信時において取得される受信信号の一例を示す図である。
【図７】超音波非送信時において取得される受信信号にノイズが混入した場合の例を示す図である。
【図８】超音波非送信時において取得される受信信号の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜＜超音波診断装置の概要＞＞
本発明の一実施形態である故障予知システムを含む超音波内視鏡装置１０について、図１から図４を参照しながら、その概要を説明する。図１は、超音波内視鏡装置１０の概略構成を示す図である。図２は、超音波内視鏡１２の挿入部２２の先端部及びその周辺を拡大して示した平面図である。なお、図２では、図示の都合上、後述のバルーン３７を破線にて図示している。図３は、超音波内視鏡１２の挿入部２２の先端部４０を図２に図示のＩ−Ｉ断面にて切断したときの断面を示す図である。図４は、超音波内視鏡１２及び超音波用プロセッサ装置１４の構成を示すブロック図である。
【００１２】
超音波内視鏡装置１０は、超音波を用いて、被検体である患者の体内の観察対象部位の状態を観察（以下、超音波診断とも言う。）するために用いられる。ここで、観察対象部位は、患者の体表側（外側）からは検査が困難な部位であり、例えば胆嚢又は膵臓である。超音波内視鏡装置１０を用いることにより、患者の体腔である食道、胃、十二指腸、小腸、及び大腸等の消化管を経由して、観察対象部位の状態及び異常の有無を超音波診断することが可能である。
【００１３】
超音波内視鏡装置１０は、図１に示すように、超音波内視鏡１２と、超音波用プロセッサ装置１４と、内視鏡用プロセッサ装置１６と、光源装置１８と、モニタ２０と、操作卓１００とを有する。また、図１に示すように、超音波内視鏡装置１０の付属機器として、送水タンク２１ａ、吸引ポンプ２１ｂ、及び送気ポンプ２１ｃが設けられている。さらに、超音波内視鏡１２内には、水及び気体の流路となる管路（不図示）が形成されている。超音波用プロセッサ装置１４、内視鏡用プロセッサ装置１６、及び光源装置１８は、超音波内視鏡装置１０の本体部を構成する。
【００１４】
超音波内視鏡１２は、図１に示すように、患者の体腔内に挿入される挿入部２２と、医師又は技師等の術者（ユーザ）によって操作される操作部２４とを有する。また、図２及び図３に示すように、挿入部２２の先端部４０には、複数の超音波振動子４８を備えた超音波振動子ユニット４６が取り付けられている。
【００１５】
超音波内視鏡１２の機能により、術者は、患者の体腔内壁の内視鏡画像と、観察対象部位の超音波画像とを取得することができる。内視鏡画像は、患者の体腔内壁を光学的手法によって撮影することで得られる画像である。超音波画像は、患者の体腔内から観察対象部位に向かって送信された超音波の反射波（エコー）を受信し、その受信信号を画像化することで得られる画像である。
【００１６】
超音波用プロセッサ装置１４は、図１に示すように、ユニバーサルコード２６及びその端部に設けられた超音波用コネクタ３２ａを介して超音波内視鏡１２に接続される。超音波用プロセッサ装置１４は、超音波内視鏡１２の超音波振動子ユニット４６を制御して超音波振動子ユニット４６に超音波を送信させる。また、超音波用プロセッサ装置１４は、超音波の反射波（エコー）を超音波振動子ユニット４６が受信したときの受信信号を画像化して超音波画像を生成する。
【００１７】
内視鏡用プロセッサ装置１６は、図１に示すように、ユニバーサルコード２６及びその端部に設けられた内視鏡用コネクタ３２ｂを介して超音波内視鏡１２に接続される。内視鏡用プロセッサ装置１６は、超音波内視鏡１２（詳しくは、後述する撮像素子８６）によって撮像された観察対象隣接部位の画像データを取得し、取得した画像データに対して所定の画像処理を施して内視鏡画像を生成する。なお、観察対象隣接部位とは、患者の体腔内壁のうち、観察対象部位と隣り合う位置にある部分である。
【００１８】
光源装置１８は、図１に示すように、ユニバーサルコード２６及びその端部に設けられた光源用コネクタ３２ｃを介して超音波内視鏡１２に接続される。光源装置１８は、超音波内視鏡１２を用いて観察対象隣接部位を撮像する際に、赤光、緑光及び青光の三原色光からなる白色光又は特定波長光を照射する。光源装置１８が照射した光は、ユニバーサルコード２６に内包されたライトガイド（不図示）を通じて超音波内視鏡１２内を伝搬し、超音波内視鏡１２（詳しくは、後述する照明窓８８）から出射される。これにより、観察対象隣接部位が光源装置１８からの光によって照らされる。
【００１９】
なお、本実施形態では、超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６が、別々に設けられた二台の装置（コンピュータ）によって構成されている。ただし、これに限定されるものではなく、一台の装置によって超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６の双方が構成されてもよい。
【００２０】
モニタ２０は、図１に示すように、超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６に接続されており、超音波用プロセッサ装置１４により生成された超音波画像、及び内視鏡用プロセッサ装置１６により生成された内視鏡画像を表示する。超音波画像及び内視鏡画像の表示に関して言うと、いずれか一方の画像を切り替えてモニタ２０に表示してもよく、両方の画像を同時に表示してもよい。また、これらの表示方式を任意に選択及び変更できる構成であってもよい。
【００２１】
なお、本実施形態では、一台のモニタ２０に超音波画像及び内視鏡画像を表示するが、超音波画像表示用のモニタと、内視鏡画像表示用のモニタとが別々に設けられてもよい。また、モニタ２０以外の表示形態、例えば、術者が携帯する個人用端末のディスプレイに超音波画像及び内視鏡画像を表示する形態であってもよい。
【００２２】
操作卓１００は、術者が超音波診断に際して必要な情報を入力したり、術者が超音波用プロセッサ装置１４に対して超音波診断の開始指示を行ったりするために設けられた入力装置である。操作卓１００は、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、及びタッチパネル等によって構成されており、図４に示すように超音波用プロセッサ装置１４のシステム制御部１５２に接続されている。操作卓１００が操作されると、その操作内容に応じて超音波用プロセッサ装置１４のシステム制御部１５２が装置各部（例えば、後述の受信回路１４２及び送信回路１４４）を制御する。
【００２３】
以上のように構成された超音波内視鏡装置１０は、電源が投入されると起動のための初期化を行う。電源投入と同時に超音波内視鏡１２が本体部に接続されている状態であれば、超音波用プロセッサ装置１４のシステム制御部１５２は、初期化後に、超音波内視鏡１２を作動させて、ライブモードに移行する。ライブモードは、所定のフレームレートにて得られる超音波画像（動画像）を逐次表示（リアルタイム表示）するモードである。電源投入時点にて超音波内視鏡１２が本体部に接続されていない状態であれば、超音波用プロセッサ装置１４のシステム制御部１５２は、初期化後に、超音波内視鏡１２が接続された時点で、超音波内視鏡１２を作動させて、ライブモードに移行する。なお、超音波内視鏡１２が本体部に接続されている状態においては、操作卓１００の操作によって任意のタイミング（例えば、被検体の検査を開始するタイミング（超音波内視鏡１２を体腔内に挿入する直前のタイミング））にてライブモードを開始させることも可能である。
【００２４】
超音波内視鏡装置１０では、超音波用プロセッサ装置１４が、超音波内視鏡１２が本体部に接続されている状態にて超音波内視鏡１２が体腔内に非挿入となっている期間（換言すると、超音波内視鏡１２が未使用の期間）の任意のタイミングにおいて、超音波内視鏡装置１０の故障を診断する故障診断処理を行う。故障診断処理については後述する。
【００２５】
超音波内視鏡１２が未使用の期間は例えば次のようにして判断することができる。
１）電源投入後、操作卓１００を操作して行われる検査開始指示を受けるまでの期間を上記の未使用の期間と判断する。
２）電源投入後、超音波内視鏡１２から取得される内視鏡画像の変化が少ない期間を、超音波内視鏡１２が未使用の期間と判断する。
３）超音波内視鏡１２に加速度センサ等の動きセンサを設けておき、超音波内視鏡１２の動き量が所定値未満となっている期間を、超音波内視鏡１２が未使用の期間と判断する。
４）超音波内視鏡装置１０にメンテナンスモードを設けておき、このメンテナンスモードに設定されている期間を、超音波内視鏡１２が未使用の期間と判断する。
【００２６】
＜＜超音波内視鏡の構成＞＞
次に、超音波内視鏡１２の構成について図１乃至４を参照しながら説明する。超音波内視鏡１２は、図１に示すように挿入部２２及び操作部２４を有する。挿入部２２は、図１に示すように先端側（自由端側）から順に、先端部４０、湾曲部４２及び軟性部４３を備える。先端部４０には、図２に示すように超音波観察部３６及び内視鏡観察部３８が設けられている。
【００２７】
また、図２及び図３に示すように、先端部４０には処置具導出口４４が設けられている。処置具導出口４４は、鉗子、穿刺針、若しくは高周波メス等の処置具（不図示）の出口となり、且つ、血液及び体内汚物等の吸引物を吸引する際の吸引口にもなる。
【００２８】
また、図２に示すように先端部４０には観察窓８２及び照明窓８８の表面を洗浄するために形成された洗浄ノズル９０が設けられている。洗浄ノズル９０からは空気又は洗浄用液体が観察窓８２及び照明窓８８に向けて噴出される。
【００２９】
さらに、図１及び図２に示すように、先端部４０には、超音波振動子ユニット４６を覆う位置に、膨張及び収縮可能なバルーン３７が装着されている。バルーン３７は、超音波振動子ユニット４６とともに患者の体腔内に配置される。そして、先端部４０において超音波振動子ユニット４６付近に形成された送水口４７から、超音波伝達媒体としての水（詳しくは、脱気水）がバルーン３７内に注水されることで、バルーン３７が膨張する。膨張したバルーン３７が体腔内壁（例えば、観察対象隣接部位の周辺）に当接すると、超音波振動子ユニット４６と体腔内壁との間から空気が排除される。これにより、空気中での超音波及びその反射波（エコー）の減衰を防止することが可能となる。
【００３０】
湾曲部４２は、図１に示すように、挿入部２２において先端部４０よりも基端側（超音波振動子ユニット４６が設けられている側とは反対側）に設けられた部分であり、湾曲自在である。軟性部４３は、図１に示すように、湾曲部４２と操作部２４との間を連結している部分であり、可撓性を有し、細長く延びた状態で設けられている。
【００３１】
操作部２４には、図１に示すように、一対のアングルノブ２９、及び処置具挿入口３０が設けられている。各アングルノブ２９を回動すると、湾曲部４２が遠隔的に操作されて湾曲変形する。この変形操作により、超音波観察部３６及び内視鏡観察部３８が設けられた挿入部２２の先端部４０を所望の方向に向けることができる。処置具挿入口３０は、鉗子等の処置具を挿通するために形成された孔であり、処置具チャンネル４５（図３参照）を介して処置具導出口４４と連絡している。
【００３２】
操作部２４には、図１に示すように、送水タンク２１ａから延びた送気送水管路（図示せず）を開閉する送気送水ボタン２８ａ、及び吸引ポンプ２１ｂから延びた吸引管路（図示せず）を開閉する吸引ボタン２８ｂが設けられている。送気送水管路には、送気ポンプ２１ｃから送られてくる空気等の気体、及び送水タンク２１ａ内の水が流れる。送気送水ボタン２８ａを操作すると、送気送水管路のうち、開通する部分が切り替わり、これに対応する形で、気体及び水の噴出口も洗浄ノズル９０及び送水口４７の間で切り替わる。つまり、送気送水ボタン２８ａの操作を通じて、内視鏡観察部３８の洗浄及びバルーン３７の膨張を選択的に実施することができる。
【００３３】
吸引管路は、洗浄ノズル９０から吸引した体腔内の吸引物を吸引したり、送水口４７を通じてバルーン３７内の水を吸引したりするために設けられている。吸引ボタン２８ｂを操作すると、吸引管路のうち、開通する部分が切り替わり、これに対応する形で、吸引口も洗浄ノズル９０及び送水口４７の間で切り替わる。つまり、吸引ボタン２８ｂの操作を通じて、吸引ポンプ２１ｂによって吸引される対象物を切り替えることができる。
【００３４】
ユニバーサルコード２６の他端部には、図１に示すように、超音波用プロセッサ装置１４に接続される超音波用コネクタ３２ａと、内視鏡用プロセッサ装置１６に接続される内視鏡用コネクタ３２ｂと、光源装置１８に接続される光源用コネクタ３２ｃとが設けられている。超音波内視鏡１２は、これらの各コネクタ３２ａ、３２ｂ、及び３２ｃを介してそれぞれ超音波用プロセッサ装置１４、内視鏡用プロセッサ装置１６、及び光源装置１８に着脱自在に接続される。
【００３５】
次に、超音波内視鏡１２の構成要素のうち、超音波観察部３６及び内視鏡観察部３８に関して詳しく説明する。
【００３６】
（超音波観察部）
超音波観察部３６は、超音波画像を取得するために設けられた部分であり、図２及び図３に示すように、挿入部２２の先端部４０において先端側に配置されている。超音波観察部３６は、図３に示すように超音波振動子ユニット４６と、複数の同軸ケーブル５６と、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）６０とを備えている。
【００３７】
超音波振動子ユニット４６は、図３に示すように複数の超音波振動子４８が円弧状に配置されたコンベックス型の探触子であり、放射状（円弧状）に超音波を送信する。ただし、超音波振動子ユニット４６の種類（型式）については特に限定されるものではなく、超音波を送受信できるものであれば他の種類でもよく、例えば、セクタ型、リニア型及びラジアル型等であってもよい。
【００３８】
超音波振動子ユニット４６は、図３に示すようにバッキング材層５４と、超音波振動子アレイ５０と、音響整合層７６と、音響レンズ７８とを積層させることで構成されている。
【００３９】
超音波振動子アレイ５０は、図３に示すように一次元アレイ状に配列された複数の超音波振動子４８（超音波トランスデューサ）からなる。より詳しく説明すると、超音波振動子アレイ５０は、Ｎ個（例えばＮ＝１２８）の超音波振動子４８が先端部４０の軸線方向（挿入部２２の長手軸方向）に沿って凸湾曲状に等間隔で配列されることで構成されている。なお、超音波振動子アレイ５０は、複数の超音波振動子４８を二次元アレイ状に配置したものであってもよい。
【００４０】
Ｎ個の超音波振動子４８の各々は、圧電素子である単結晶振動子の両面に電極を配置することで構成されている。単結晶振動子としては、水晶、ニオブ酸リチウム、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛（ＰＺＮ）、インジウムニオブ酸鉛（ＰＩＮ）、チタン酸鉛（ＰＴ）、タンタル酸リチウム、ランガサイト、及び酸化亜鉛のいずれかが用いられる。電極は、複数の超音波振動子４８の各々に対して個別に設けられた個別電極（不図示）と、複数の超音波振動子４８に共通のグランド電極（不図示）とからなる。また、電極は、同軸ケーブル５６及びＦＰＣ６０を介して超音波用プロセッサ装置１４と電気的に接続される。
【００４１】
各超音波振動子４８には、パルス状の駆動電圧が、入力信号として超音波用プロセッサ装置１４から同軸ケーブル５６を通じて供給される。この駆動電圧が超音波振動子４８の電極に印加されると、圧電素子が伸縮して超音波振動子４８が駆動（振動）する。この結果、超音波振動子４８からパルス状の超音波が出力される。
【００４２】
また、各超音波振動子４８は、超音波の反射波（エコー）等を受信すると、これに伴って振動（駆動）し、各超音波振動子４８の圧電素子が電気信号を発生する。この電気信号は、受信信号として各超音波振動子４８から超音波用プロセッサ装置１４に向けて出力される。
【００４３】
本実施形態の超音波振動子ユニット４６は、前述したように、コンベックス型である。つまり、本実施形態では、超音波振動子ユニット４６が有するＮ個の超音波振動子４８をマルチプレクサ１４０などの電子スイッチで順次駆動させることで、超音波振動子アレイ５０が配された曲面に沿った走査範囲、例えば曲面の曲率中心から数十ｍｍ程度の範囲で超音波が走査される。
【００４４】
バッキング材層５４は、図３に示すように、超音波振動子アレイ５０を裏側（音響整合層７６とは反対側）から支持する。また、バッキング材層５４は、超音波振動子４８から発せられた超音波、若しくは観察対象部位にて反射された超音波（エコー）のうち、超音波振動子アレイ５０の裏側に伝播した超音波を減衰させる機能を有する。なお、バッキング材は、硬質ゴム等の剛性を有する材料からなり、超音波減衰材（フェライト及びセラミックス等）が適量添加されている。
【００４５】
音響整合層７６は、患者の人体と駆動対象振動子との間の音響インピーダンス整合をとるために設けられたものである。音響整合層７６は、超音波振動子アレイ５０（つまり、複数の超音波振動子４８）の外側に配置され、厳密には、図３に示すように超音波振動子アレイ５０の上に重ねられている。音響整合層７６が設けられていることにより、超音波の透過率を高めることが可能となる。音響整合層７６の材料としては、音響インピーダンスの値が超音波振動子４８の圧電素子に比して、より患者の人体のものの値に近い様々な有機材料を用いることができる。音響整合層７６の材料としては、具体的にはエポキシ系樹脂、シリコンゴム、ポリイミド及びポリエチレン等が挙げられる。
【００４６】
音響レンズ７８は、駆動対象振動子から発せられる超音波を観察対象部位に向けて収束させるためのものであり、図３に示すように音響整合層７６上に重ねられている。音響レンズ７８は、例えば、シリコン系樹脂（ミラブル型シリコンゴム（ＨＴＶゴム）、液状シリコンゴム（ＲＴＶゴム）等）、ブタジエン系樹脂、及びポリウレタン系樹脂等からなり、必要に応じて酸化チタン、アルミナ若しくはシリカ等の粉末が混合される。
【００４７】
ＦＰＣ６０は、各超音波振動子４８が備える電極と電気的に接続される。複数の同軸ケーブル５６の各々は、図３に示すように、その一端にてＦＰＣ６０に配線されている。超音波内視鏡１２が超音波用コネクタ３２ａを介して超音波用プロセッサ装置１４に接続されると、各同軸ケーブル５６は、その他端（ＦＰＣ６０側とは反対側）にて超音波用プロセッサ装置１４と電気的に接続される。
【００４８】
（内視鏡観察部）
内視鏡観察部３８は、内視鏡画像を取得するために設けられた部分であり、図２及び図３に示すように、挿入部２２の先端部４０において超音波観察部３６よりも基端側に配置されている。内視鏡観察部３８は、図２及び図３に示すように観察窓８２、対物レンズ８４、撮像素子８６、照明窓８８、洗浄ノズル９０、及び配線ケーブル９２等によって構成されている。
【００４９】
観察窓８２は、図３に示すように、挿入部２２の先端部４０において軸線方向（挿入部２２の長手軸方向）に対して斜めに傾けられた状態で取り付けられている。観察窓８２から入射されて観察対象隣接部位にて反射された光は、対物レンズ８４で撮像素子８６の撮像面に結像される。
【００５０】
撮像素子８６は、観察窓８２及び対物レンズ８４を透過して撮像面に結像された観察対象隣接部位の反射光を光電変換して、撮像信号を出力する。撮像素子８６としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）、及びＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補形金属酸化膜半導体）等が利用可能である。撮像素子８６で出力された撮像画像信号は、挿入部２２から操作部２４まで延設された配線ケーブル９２を経由して、ユニバーサルコード２６により内視鏡用プロセッサ装置１６に伝送される。
【００５１】
照明窓８８は、図２に示すように観察窓８２の両脇位置に設けられている。照明窓８８には、ライトガイド（不図示）の出射端が接続されている。ライトガイドは、挿入部２２から操作部２４まで延設され、その入射端は、ユニバーサルコード２６を介して接続された光源装置１８に接続されている。光源装置１８で発せられた照明光は、ライトガイドを伝わり、照明窓８８から観察対象隣接部位に向けて照射される。
【００５２】
＜＜超音波用プロセッサ装置の構成＞＞
超音波用プロセッサ装置１４は、図４に示すように、マルチプレクサ１４０、受信回路１４２、送信回路１４４、Ａ／Ｄコンバータ１４６、画像処理部１４８、システム制御部１５２、及び表示制御部１５４を有する。
【００５３】
受信回路１４２及び送信回路１４４は、マルチプレクサ１４０を介して、超音波内視鏡１２の超音波振動子アレイ５０と電気的に接続する。マルチプレクサ１４０は、Ｎ個の超音波振動子４８の中から１つ又は複数を選択し、そのチャンネルを開口させる。
【００５４】
送信回路１４４は、超音波振動子ユニット４６から超音波を送信するために、マルチプレクサ１４０により選択された超音波振動子４８に対して超音波送信用の駆動電圧を供給する回路である。駆動電圧は、パルス状の電圧信号であり、ユニバーサルコード２６及び同軸ケーブル５６を介して駆動対象となる超音波振動子４８の電極に印加される。
【００５５】
受信回路１４２は、超音波（エコー）を受信した超音波振動子４８から出力される電気信号、すなわち受信信号を受信する回路である。また、受信回路１４２は、システム制御部１５２から送られてくる制御信号に従って、超音波振動子４８から受信した受信信号を増幅し、増幅後の信号をＡ／Ｄコンバータ１４６に引き渡す。Ａ／Ｄコンバータ１４６は、図４に示すように受信回路１４２と接続しており、受信回路１４２から受け取った受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を画像処理部１４８に出力する。
【００５６】
画像処理部１４８は、図４に示すようにＡ／Ｄコンバータ１４６と接続しており、デジタルの受信信号に基づいて超音波画像を生成する。
【００５７】
表示制御部１５４は、図４に示すように、画像処理部１４８に接続されており、画像処理部１４８が生成した超音波画像の信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後にモニタ２０に出力する。
【００５８】
システム制御部１５２は、超音波用プロセッサ装置１４の各部を制御するものであり、図４に示すように受信回路１４２、送信回路１４４、Ａ／Ｄコンバータ１４６、及び画像処理部１４８と接続しており、これらの機器を制御する。システム制御部１５２は、図４に示すように操作卓１００と接続しており、被検体の検査時には、操作卓１００にて入力された検査情報及び制御パラメータに従って超音波用プロセッサ装置１４各部を制御する。これにより、術者によって指定された超音波画像生成モードに応じた超音波画像が取得されるようになり、特にライブモード時には一定のフレームレートにて超音波画像が随時取得される。
【００５９】
システム制御部１５２は、プログラムを実行して処理を行う各種のプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。
【００６０】
本明細書における各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
【００６１】
システム制御部１５２は、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。
【００６２】
システム制御部１５２は、超音波内視鏡１２が本体部に接続された状態における超音波内視鏡１２が未使用の期間の任意のタイミングにおいて、上述した故障診断処理を行う。
【００６３】
図５は、システム制御部１５２の機能ブロックを示す図である。システム制御部１５２のプロセッサは、超音波内視鏡装置の故障診断プログラムを実行することにより、故障診断部１５２Ａ及び報知制御部１５２Ｂとして機能する。これら機能ブロックによって、故障診断処理が実行される。本形態において、システム制御部１５２は、超音波内視鏡装置の故障診断システムを構成する。
【００６４】
故障診断部１５２Ａは、Ｎ個の超音波振動子４８の各々を、超音波を送信させない状態に制御し、その状態にて、Ｎ個の超音波振動子４８を１つずつ選択し、選択した超音波振動子４８の受信信号を取得する処理を行う。この処理は、ライブモード等において１フレーム分の超音波画像を取得する際における超音波振動子ユニット４６の制御シーケンスにおいて、各超音波振動子４８を駆動させる期間とその後の受信信号の出力期間とのうち前者の期間を、各超音波振動子４８を非駆動の期間に置き換えたものとなっている。そして、この処理においては、この非駆動の期間と、その後の出力期間とを合わせた期間において超音波振動子４８から出力される受信信号を取得する。この処理によってＮ個の超音波振動子４８の各々から、超音波非送信時における受信信号が順次取得される。故障診断部１５２Ａは、このようにして取得したＮ個の受信信号に基づいて、超音波内視鏡装置１０の故障診断を行う。
【００６５】
超音波内視鏡装置１０の故障とは、超音波内視鏡１２に含まれる機器の異常、超音波内視鏡装置１０の本体部における電源等の機器の異常等の様々な要因によって生じる受信信号へのノイズ混入が増大した状態をいう。
【００６６】
図６は、超音波非送信時において取得される受信信号の一例を示す図である。図６に示すように、故障診断部１５２Ａが上記処理を行うことで、この処理の開始後、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、・・・の順に、受信信号が取得される。なお、この各受信信号の出力期間の長さは、超音波画像を生成するための上記の制御シーケンスにおける各超音波振動子４８の駆動期間とその後の受信信号の出力期間とを合わせた長さと同じである。超音波内視鏡装置１０に故障が発生していない場合には、図６に示すように、Ｎ個の受信信号はそれぞれ低いレベルで安定した状態となる。
【００６７】
しかし、超音波内視鏡装置１０に故障が発生している場合には、図７に示すように、予め決められた閾値ＴＨ３を超えるレベルのノイズ信号ＳＧが受信信号に含まれる状態が頻発することになる。
【００６８】
故障診断部１５２Ａは、超音波非送信の状態にて取得したＮ個の受信信号のそれぞれに対し、閾値ＴＨ３を超えるノイズ信号ＳＧを含むか否かを判定し、ノイズ信号ＳＧを含むと判定した受信信号の数を異常発生数Ｘとする。なお、閾値ＴＨ３は、本体部に接続可能な全ての超音波内視鏡１２に共通ではなく、超音波内視鏡１２毎に個別に決められたものとすることが好ましい。
【００６９】
そして、故障診断部１５２Ａは、異常発生数Ｘ、取得した受信信号の総数Ｎにおける異常発生数Ｘの割合である異常発生率、又はＮにおける（Ｎ−Ｘ）の割合である異常非発生率、が予め決められた条件を満たす場合に、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性があると診断する。
【００７０】
超音波内視鏡装置１０では、超音波振動子４８の受信信号にノイズが混入しても、超音波画像を生成する際に、このノイズを補正するノイズ補正が可能である。例えば、このようなノイズ補正によって超音波画像の品質を確保できなくなるときの異常発生数又は異常発生率を閾値ＴＨ４として設定する。そして、故障診断部１５２Ａは、異常発生数Ｘ又は異常発生率が閾値ＴＨ４以上の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性があると診断する。一方、故障診断部１５２Ａは、異常発生数Ｘ又は異常発生率が閾値ＴＨ４未満の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性がないと診断する。
【００７１】
或いは、ノイズ補正によって超音波画像の品質を確保することのできる異常非発生率の下限値を閾値ＴＨ５として設定する。そして、故障診断部１５２Ａは、異常非発生率が閾値ＴＨ５未満の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性があると診断する。一方、故障診断部１５２Ａは、異常非発生率が閾値ＴＨ５以上の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性がないと診断する。
【００７２】
図５に示す報知制御部１５２Ｂは、故障診断部１５２Ａの診断結果に基づく報知処理を行う。報知制御部１５２Ｂは、例えば、故障可能性ありの診断結果がなされた場合には、超音波内視鏡装置１０のメンテナンスを促すメッセージをモニタ２０に表示させることで、超音波内視鏡装置１０のメンテナンス推奨をユーザに報知する。報知制御部１５２Ｂは、モニタ２０にメッセージを表示させる代わりに、超音波内視鏡装置１０に設けられる図示しないスピーカから上記メッセージを出力させてもよい。或いは、報知制御部１５２Ｂは、超音波内視鏡装置１０と接続された外部の電子機器に上記メッセージを送信させることで、メンテナンスの必要性を超音波内視鏡装置１０の管理者又はユーザに報知させてもよい。
【００７３】
以上のように、超音波内視鏡装置１０によれば、超音波振動子４８から超音波を送信させない状態にて超音波振動子４８から得られた受信信号に基づいて、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性を判断することができる。このように、超音波振動子４８から超音波を送信させない状態にて得られる受信信号を故障診断に用いることで、装置に混入するノイズの状態を精度よく判定することができる。このため、装置のメンテナンスを適切に実施することが可能となる。
【００７４】
また、超音波内視鏡装置１０によれば、超音波内視鏡１２が未使用の期間において故障診断処理が行われる。超音波内視鏡１２が体腔内に挿入されて使用中の場合には、検査時に使用する電気メス等の各種機器のノイズが受信信号に混入する可能性がある。超音波内視鏡１２が未使用の期間において故障診断処理を行うことで、こういったノイズの影響を排除することができ、故障診断を精度よく行うことができる。
【００７５】
なお、故障診断部１５２Ａは、超音波非送信の状態にてＮ個の超音波振動子４８の各々から受信信号を取得するものとしたが、これに限らない。故障診断部１５２Ａは、超音波非送信の状態にてＮ個の超音波振動子４８のうちの少なくとも２つの超音波振動子４８から受信信号を取得し、取得した受信信号に基づいて異常を判定すればよい。この場合でも、異常発生数、異常発生率、又は異常非発生率の大きさによって、故障の有無を判断することは可能である。
【００７６】
（超音波内視鏡装置の変形例）
第一変形例の超音波内視鏡装置１０におけるシステム制御部１５２の機能ブロックは、図５と同じであるが、故障診断部１５２Ａの機能が一部異なる。この変形例においても、システム制御部１５２が超音波内視鏡装置の故障診断システムを構成する。
【００７７】
変形例における故障診断部１５２Ａは、上記の実施形態にて説明したようにして取得した超音波非送信状態におけるＮ個の受信信号に基づいて超音波内視鏡装置１０の故障診断を行う点では共通するが、その診断方法が異なる。
【００７８】
図８は、超音波非送信時において取得される受信信号の一例を示す図である。超音波内視鏡装置１０の異常の要因によっては、受信信号に全体的にノイズが重畳し、図８に示すように、各受信信号の平均レベルが図６の状態と比較して上昇する場合がある。そして、この平均レベルがあまりに高くなる（例えば予め決められた閾値ＴＨ６に達する）と、超音波画像の品質を維持できない可能性がある。そこで、変形例における故障診断部１５２Ａは、Ｎ個の受信信号の平均レベルを算出し、この平均レベルが閾値ＴＨ６以上となる場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性有りと診断し、この平均レベルが閾値ＴＨ６未満の場合には超音波内視鏡装置１０の故障の可能性なしと診断する。
【００７９】
または、故障診断部１５２Ａは、Ｎ個の受信信号の各々の平均レベルを算出し、この平均レベルが閾値ＴＨ６以上となる受信信号の数を異常発生数として算出する。そして、故障診断部１５２Ａは、異常発生数、又は、Ｎに占める異常発生数の割合である異常発生率が上記の閾値ＴＨ４以上の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性があると診断し、異常発生数又は異常発生率が閾値ＴＨ４未満の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性がないと診断してもよい。
【００８０】
或いは、故障診断部１５２Ａは、Ｎに占める（Ｎ−異常発生数）の割合である異常非発生率を算出し、異常非発生率が上記の閾値ＴＨ５未満の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性があると診断し、異常非発生率が閾値ＴＨ５以上の場合には、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性がないと診断してもよい。
【００８１】
以上のように、変形例の超音波内視鏡装置１０によれば、超音波振動子４８から超音波を送信させない状態にて超音波振動子４８から得られた受信信号に基づいて、超音波内視鏡装置１０の故障の可能性を判断することができる。このように、超音波振動子４８から超音波を送信させない状態にて得られる受信信号を故障診断に用いることで、装置に混入するノイズの状態を精度よく判定することができる。このため、装置のメンテナンスを適切に実施することが可能となる。
【００８２】
なお、この変形例において、故障診断部１５２Ａは、超音波非送信の状態にてＮ個の超音波振動子４８の各々から受信信号を取得するものとしたが、これに限らない。故障診断部１５２Ａは、超音波非送信の状態にてＮ個の超音波振動子４８のうちの少なくとも１つの超音波振動子４８から受信信号を取得し、取得した全ての受信信号の平均レベルの大きさ、又は、平均レベルが閾値ＴＨ６を超える受信信号の数等に基づいて、故障の有無を判定してもよい。
【００８３】
上記の実施形態とその変形例におけるシステム制御部１５２の各機能ブロックは、内視鏡用プロセッサ装置１６に含まれるプロセッサに持たせた構成としてもよいし、超音波内視鏡装置１０に接続可能な外部サーバ等の外部装置に含まれるプロセッサに持たせた構成としてもよい。前者の構成においては、内視鏡用プロセッサ装置１６のプロセッサが故障診断システムを構成する。後者の構成においては、外部装置のプロセッサが故障診断システムを構成する。
【００８４】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００８５】
（１）
超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において上記超音波振動子の受信信号を取得し、上記受信信号に基づいて、上記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行う故障診断部を備える超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００８６】
（２）
（１）記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部は、上記超音波内視鏡に含まれる複数の上記超音波振動子の各々の上記受信信号を取得し、予め決められた値を超える信号を含む上記受信信号の数に基づいて上記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００８７】
（３）
（１）記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部は、上記超音波内視鏡に含まれる複数の上記超音波振動子の各々の上記受信信号を取得し、平均レベルが予め決められた値を超える上記受信信号の数に基づいて上記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００８８】
（４）
（２）又は（３）記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部は、上記数、上記取得した上記受信信号の総数における上記数の割合、又は上記総数における上記総数から上記数を減算した数の割合、が予め決められた条件を満たす場合に、上記超音波内視鏡装置の故障の可能性があると診断する超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００８９】
（５）
（１）記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部は、上記超音波内視鏡に含まれる複数の上記超音波振動子の各々の上記受信信号を取得し、上記取得した全ての上記受信信号の平均レベルに基づいて上記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００９０】
（６）
（５）記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部は、上記平均レベルが予め決められた値以上となる場合に上記超音波内視鏡装置の故障の可能性があると診断する超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００９１】
（７）
（１）から（６）のいずれか１つに記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部は、上記超音波内視鏡が未使用の期間において上記故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００９２】
（８）
（１）から（７）のいずれか１つに記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部によって故障の可能性があると診断された場合に、診断結果に基づく報知処理を行う報知制御部を備える超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００９３】
（９）
（１）から（８）のいずれか１つに記載の超音波内視鏡装置の故障診断システムであって、
上記故障診断部は、上記超音波内視鏡装置の本体部に設けられる超音波内視鏡装置の故障診断システム。
【００９４】
（１０）
超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において上記超音波振動子の受信信号を取得し、上記受信信号に基づいて、上記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行う超音波内視鏡装置の故障診断方法。
【００９５】
（１１）
超音波内視鏡の超音波振動子から超音波が非送信の状態において上記超音波振動子の受信信号を取得し、上記受信信号に基づいて、上記超音波内視鏡を含む超音波内視鏡装置の故障診断を行うステップをコンピュータに実行させるための超音波内視鏡装置の故障診断プログラム。
【符号の説明】
【００９６】
１０  超音波内視鏡装置
１２  超音波内視鏡
１４  超音波用プロセッサ装置
１６  内視鏡用プロセッサ装置
１８  光源装置
２０  モニタ
２１ａ  送水タンク
２１ｂ  吸引ポンプ
２１ｃ  送気ポンプ
２２  挿入部
２４  操作部
２６  ユニバーサルコード
２８ａ  送気送水ボタン
２８ｂ  吸引ボタン
３０  処置具挿入口
３２ａ  超音波用コネクタ
３２ｂ  内視鏡用コネクタ
３２ｃ  光源用コネクタ
３６  超音波観察部
３７  バルーン
３８  内視鏡観察部
４０  先端部
４２  湾曲部
４３  軟性部
４４  処置具導出口
４５  処置具チャンネル
４６  超音波振動子ユニット
４７  送水口
４８  超音波振動子
５０  超音波振動子アレイ
５４  バッキング材層
５６  同軸ケーブル
６０  ＦＰＣ
７６  音響整合層
７８  音響レンズ
８２  観察窓
８４  対物レンズ
８６  撮像素子
８８  照明窓
１００  操作卓
１４０  マルチプレクサ
１４２  受信回路
１４４  送信回路
１４６  Ａ／Ｄコンバータ
１４８  画像処理部
１５２  システム制御部
１５２Ａ  故障診断部
１５２Ｂ  報知制御部
ＳＧ  ノイズ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020121040.tif 000010