(57)【要約】  【課題】  超音波トランスデューサの幅方向においても位置関係を把握することができる超音波内視鏡及び超音波内視鏡装置を提供する。  【解決手段】  超音波トランスデューサの円周方向及び幅方向に異なる数ずつ配置された超音波トランスデューサから構成される２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２を半円周状に並べた超音波トランスデューサアレイアレイ３０を用いて３次元走査を行う超音波内視鏡２であって、２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２において同じ行及び同じ列に位置する超音波トランスデューサの個別電極に同じ駆動信号を入力するための複数の信号配線ＥＬ１〜ＥＬ１５と、各超音波トランスデューサの共通電極を２次元超音波トランスデューサアレイ毎に接地するための複数の共通電極配線Ｇ１〜Ｇ１２とを備えている。【選択図】  図５
2006061252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半円周状又は多角形状に配列された複数の２次元超音波トランスデューサアレイであって、各々の２次元超音波トランスデューサアレイが、Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎは２以上の整数）に配列された複数の超音波トランスデューサを含んで３次元走査を行う、前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイと、
前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイにおいて同じ行及び同じ列に位置する複数の超音波トランスデューサの第１の電極を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第１群の配線と、
各々の２次元超音波トランスデューサアレイに含まれている複数の超音波トランスデューサの第２の電極を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第２群の配線と、
を具備する超音波内視鏡。
【請求項２】
半円周状又は多角形状に配列された複数の２次元超音波トランスデューサアレイであって、各々の２次元超音波トランスデューサアレイが、Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎは２以上の整数）に配列された複数の超音波トランスデューサを含んで３次元走査を行う、前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイと、
前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイにおいて同じ行及び同じ列に位置する複数の超音波トランスデューサの第１の電極を互いに電気的に接続する第１群の配線と、
前記第１群の配線に接続された第１の端子をそれぞれ有する複数の可変遅延線部と、
各々の２次元超音波トランスデューサアレイにおいて同じ行に位置する複数の超音波トランスデューサにそれぞれ接続された複数の可変遅延線部の第２の端子を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第２群の配線と、
各々の２次元超音波トランスデューサアレイに含まれている複数の超音波トランスデューサの第２の電極を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第３群の配線と、
を具備する超音波内視鏡。
【請求項３】
請求項１記載の超音波内視鏡と、
複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第１群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、
前記第２群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段と、
前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第２群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記送信手段における複数の駆動信号の遅延量を制御する制御手段と、
を具備する超音波内視鏡装置。
【請求項４】
請求項２記載の超音波内視鏡と、
複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第２群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、
前記第３群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段と、
前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第３群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記複数の可変遅延線部に複数の駆動信号の遅延量を制御する遅延量制御信号を供給する制御手段と、
を具備する超音波内視鏡装置。
【請求項５】
前記制御手段が、セクタ方式による３次元走査を行うように、前記送信手段における複数の駆動信号の遅延量を制御する、請求項３記載の超音波内視鏡装置。
【請求項６】
前記制御手段が、セクタ方式による３次元走査を行うように、前記複数の可変遅延線部に複数の駆動信号の遅延量を制御する遅延量制御信号を供給する、請求項４記載の超音波内視鏡装置。
【請求項７】
前記複数のスイッチ手段が、前記超音波内視鏡内に設けられている、請求項３〜６のいずれか１項に記載の超音波内視鏡装置。
【請求項８】
請求項１記載の超音波内視鏡と、
前記第２群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段を備えたアダプタと、
複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第１群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第２群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記送信手段における複数の駆動信号の遅延量を制御する制御手段とを備えた超音波観測装置と、
を具備する超音波内視鏡装置。
【請求項９】
請求項２記載の超音波内視鏡と、
前記第３群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段を備えたアダプタと、
複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第２群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第３群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記複数の可変遅延線部に複数の駆動信号の遅延量を制御する遅延量制御信号を供給する制御手段とを備えた超音波観測装置と、
を具備する超音波内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断のために患者の体内に挿入して超音波断層像を撮影することが可能な超音波内視鏡、及び、そのような超音波内視鏡を備えた超音波内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波内視鏡を用いた穿刺処理は、体内に挿入された超音波内視鏡の挿入部の先端部から突出される穿刺針の突出状態を、超音波内視鏡の挿入部の先端部に設けられた複数個の超音波トランスデューサ（超音波振動子）を用いて撮像した超音波断層像によりリアルタイムで確認しながら行われている。しかし、このような超音波内視鏡を用いた穿刺処理は非常に難易度が高く、高度な手法を必要とする。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、目的部位が繊維化等により硬くなった組織であっても、穿刺針を穿入する時の反動を抑えることにより穿刺処理の難易度を低減する超音波内視鏡が開示されている。この超音波内視鏡によれば、患者の体外に配置した磁場発生装置から磁力を印加すると共に、超音波内視鏡の可撓管部の先端側の湾曲部に近接する位置に設けられた電磁石に電流を流すことにより、超音波内視鏡の可撓管部の先端側の湾曲部に近接する位置が、患者の気管の管腔壁に磁力で吸い付けられて固定される。これにより、超音波内視鏡を用いて穿刺針を体腔内の目的部位に穿入する時に、穿刺の反作用によって超音波内視鏡の挿入部が撓むことを防止して、目的部位が繊維化等により硬くなった組織であっても、容易かつ確実に目的部位に穿刺針を穿入することができるようにしている。
【０００４】
しかしながら、従来の超音波内視鏡は、図１２の（ａ）に示すように、半円周状に一列に並べた複数個の超音波トランスデューサから構成されるコンベックス型の１次元超音波トランスデューサアレイ１０１を用いて超音波断層像を撮影しているため、超音波トランスデューサの幅方向のフォーカス幅により、Ｂモード画像では目的部位１０５に穿刺針１０２を穿入できているように見えても、実際には、図１２の（ｂ）に示すように、穿刺針１０２の中心線と目的部位１０５とが超音波トランスデューサの幅方向にずれている場合がある。
従って、目的部位１０５が硬化した場合には特許文献１のように穿刺針１０２を穿入する時の反動を抑えることはできるが、目的部位１０５が硬化していない場合であっても、特に目的部位１０５が小さいときには、超音波トランスデューサの幅方向のフォーカス幅による穿刺針１０２の中心線と目的部位１０５とのずれを解消しない限り、穿刺処理の難易度を低減することはできない。
【特許文献１】特開２００４−１０５２８９号公報（段落００２２及び００２３、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波トランスデューサの幅方向においても位置関係を把握することができる超音波内視鏡及び超音波内視鏡装置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】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る超音波内視鏡は、半円周状又は多角形状に配列された複数の２次元超音波トランスデューサアレイであって、各々の２次元超音波トランスデューサアレイが、Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎは２以上の整数）に配列された複数の超音波トランスデューサを含んで３次元走査を行う、前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイと、前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイにおいて同じ行及び同じ列に位置する複数の超音波トランスデューサの第１の電極を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第１群の配線と、各々の２次元超音波トランスデューサアレイに含まれている複数の超音波トランスデューサの第２の電極を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第２群の配線とを具備する。
【０００７】
本発明の第２の観点に係る超音波内視鏡は、半円周状又は多角形状に配列された複数の２次元超音波トランスデューサアレイであって、各々の２次元超音波トランスデューサアレイが、Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎは２以上の整数）に配列された複数の超音波トランスデューサを含んで３次元走査を行う、前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイと、前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイにおいて同じ行及び同じ列に位置する複数の超音波トランスデューサの第１の電極を互いに電気的に接続する第１群の配線と、前記第１群の配線に接続された第１の端子をそれぞれ有する複数の可変遅延線部と、各々の２次元超音波トランスデューサアレイにおいて同じ行に位置する複数の超音波トランスデューサにそれぞれ接続された複数の可変遅延線部の第２の端子を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第２群の配線と、各々の２次元超音波トランスデューサアレイに含まれている複数の超音波トランスデューサの第２の電極を互いに電気的に接続し、それらの接続点を外部回路に電気的に接続するための第３群の配線と、を具備する。
【０００８】
また、本発明の第１の観点に係る超音波内視鏡装置は、本発明の第１の観点に係る超音波内視鏡と、複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第１群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、前記第２群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段と、前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第２群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記送信手段における複数の駆動信号の遅延量を制御する制御手段とを具備する。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る超音波内視鏡装置は、本発明の第２の観点に係る超音波内視鏡と、複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第２群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、前記第３群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段と、前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第３群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記複数の可変遅延線部に複数の駆動信号の遅延量を制御する遅延量制御信号を供給する制御手段とを具備する。
【００１０】
本発明の第３の観点に係る超音波内視鏡装置は、本発明の第１の観点に係る超音波内視鏡と、前記第２群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段を備えたアダプタと、複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第１群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第２群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記送信手段における複数の駆動信号の遅延量を制御する制御手段とを備えた超音波観測装置とを具備する。
【００１１】
本発明の４観点に係る超音波内視鏡装置は、本発明の第２の観点に係る超音波内視鏡と、前記第３群の配線と接地電位とに接続された複数のスイッチ手段を備えたアダプタと、複数の駆動信号を生成し、該複数の駆動信号を前記第２群の配線を介して前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイに出力する送信手段と、前記複数のスイッチ手段に制御信号を供給して前記第３群の配線の各々を接地するか否かを制御することにより前記複数の２次元超音波トランスデューサアレイの内で使用されるアレイを選択し、選択された２次元超音波トランスデューサアレイ毎にそれぞれのエリア内の３次元走査を行うように、前記複数の可変遅延線部に複数の駆動信号の遅延量を制御する遅延量制御信号を供給する制御手段とを備えた超音波観測装置とを具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超音波トランスデューサの幅方向においても位置関係を把握することができるため、例えば、目的部位が小さい場合でも穿刺針の中心線を目的部位に正確に合わせることができる。
また、超音波トランスデューサアレイ内の配線数を大幅に削減することができるため、２次元超音波トランスデューサアレイを複数個、半円周状又は多角形状に並べて超音波トランスデューサアレイを構成しても、超音波トランスデューサアレイ内の配線により超音波内視鏡の挿入部が太くなることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
本発明の第１の実施形態に係る超音波内視鏡装置１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２を接続可能な超音波観測装置３と、超音波観測装置３に接続された表示装置４とを含んでいる。
【００１４】
超音波観測装置３は、操作卓１１と、ＣＰＵ（中央処理装置）１２と、第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２と、送信回路１４と、受信回路１５と、処理部１６と、ディジタル・スキャン・コンバータ（ＤＳＣ）１７と、画像メモリ１８と、ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）１９とを含んでいる。
【００１５】
超音波内視鏡２は、図２に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、接続コード２３と、ユニバーサルコード２４とを含んでいる。
【００１６】
超音波内視鏡２の挿入部２１は、患者の体内に挿入することができるように細長い可撓性の管状となっている。操作部２２は、挿入部２１の基端に設けられており、接続コード２３を介して超音波観測装置３に接続されていると共に、ユニバーサルコード２４を介して図示しない光源装置及び光学観測装置に接続されている。
【００１７】
超音波内視鏡２の挿入部２１には、照明窓及び観察窓が設けられている。照明窓には、光源装置からライトガイドを介して供給される照明光を出射させるための照明用レンズが装着されている。これらは、照明光学系を構成する。また、観察窓には、対物レンズが装着されており、この対物レンズの結像位置に、イメージガイドの入力端又はＣＣＤカメラ等の固体撮像素子が配置されている。これらは、観察光学系を構成する。
【００１８】
さらに、超音波内視鏡２の挿入部２１の先端には、コンベックス型の超音波トランスデューサアレイ３０が設けられている。超音波トランスデューサアレイ３０は、超音波観測装置３の送信回路１４から供給される複数の駆動信号により超音波を発生すると共に、目的部位等から反射された超音波を受信して複数の受信信号を超音波観測装置３の受信回路１５に出力する。また、超音波内視鏡２の挿入部２１の先端には、操作部２２に設けられた処置具挿入口２５から挿入された穿刺針２６が突出される孔が形成されている。
【００１９】
超音波トランスデューサアレイ３０は、図３に示すように、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２を半円周状に並べて、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２毎に３次元走査を行うものである。
【００２０】
ここで、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２の各々は、超音波トランスデューサを超音波トランスデューサアレイ３０の円周方向に１５行及びその幅方向に５列に平面状に並べて構成されている。
例えば、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１は、図４及び図５に示すように、第１列の１５個の超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-1と、第２列の１５個の超音波トランスデューサＴ1-1-2〜Ｔ1-15-2と、第３列の１５個の超音波トランスデューサＴ1-1-3〜Ｔ1-15-3と、第４列の１５個の超音波トランスデューサＴ1-1-4〜Ｔ1-15-4と、第５列の１５個の超音波トランスデューサＴ1-1-5〜Ｔ1-15-5とから構成されている。他の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２〜ＴＡ１２も同様に構成されている。
【００２１】
なお、超音波撮像の分野では、超音波トランスデューサアレイの行と列とにおいて超音波トランスデューサの数が異なるものは一般に１．５次元超音波トランスデューサアレイと呼ばれ、超音波トランスデューサアレイの行と列とにおいて超音波トランスデューサの数が同じものは一般に２次元超音波トランスデューサアレイと呼ばれているが、本明細書においては、両者とも２次元超音波トランスデューサアレイと称する。
【００２２】
超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ12-15-5の各々は、ＰＺＴやＰＶＤＦ等の圧電素子を個別電極と共通電極とで挟んだ超音波振動子によって構成されており、共通電極が接地（アース）された状態で個別電極に駆動信号が印加されることにより超音波を発生すると共に、目的部位等から反射された超音波を受けて個別電極に受信信号を発生する。
【００２３】
第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２において、同じ行及び同じ列に位置するそれぞれの超音波トランスデューサの個別電極は、図５に示すように、同じ信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5に電気的に接続されている。
例えば、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２において、第１行第１列に位置する１２個の超音波トランスデューサＴ1-1-1、Ｔ2-1-1、Ｔ3-1-1、Ｔ4-1-1、Ｔ5-1-1、Ｔ6-1-1、Ｔ7-1-1、Ｔ8-1-1、Ｔ9-1-1、Ｔ10-1-1、Ｔ11-1-1、Ｔ12-1-1の個別電極は、信号配線ＥＬ1-1に電気的に接続されている。また、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２において、第２行第１列に位置する１２個の超音波トランスデューサＴ1-2-1、Ｔ2-2-1、Ｔ3-2-1、Ｔ4-2-1、Ｔ5-2-1、Ｔ6-2-1、Ｔ7-2-1、Ｔ8-2-1、Ｔ9-2-1、Ｔ10-2-1、Ｔ11-2-1、Ｔ12-2-1の個別電極は、信号配線ＥＬ2-1に電気的に接続されている。
【００２４】
また、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２を構成する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ12-15-5の共通電極は、図５に示すように、２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２毎に同じ共通電極配線Ｇ１〜Ｇ１２に電気的に接続されている。
【００２５】
例えば、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１を構成する１５×５個の超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-1、Ｔ1-1-2〜Ｔ1-15-2、Ｔ1-1-3〜Ｔ1-15-3、Ｔ1-1-4〜Ｔ1-15-4、Ｔ1-1-5〜Ｔ1-15-5の共通電極は、共通電極配線Ｇ１に電気的に接続されている。また、第２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２を構成する１５×５個の超音波トランスデューサＴ2-1-1〜Ｔ2-15-1、Ｔ2-1-2〜Ｔ2-15-2、Ｔ2-1-3〜Ｔ2-15-3、Ｔ2-1-4〜Ｔ2-15-4、Ｔ2-1-5〜Ｔ2-15-5の共通電極は、共通電極配線Ｇ２に電気的に接続されている。
【００２６】
このようにして超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ12-15-5の個別電極及び共通電極の配線を行うことにより、配線数は、信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5の数７５（＝１５×５）本と共通電極配線Ｇ１〜Ｇ１２の数１２本との和である８７本となる。その結果、超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ12-15-5の個別電極にそれぞれ信号配線を配線し共通電極に１本の共通電極配線を配線する場合の配線数９０１（１２×１５×５＋１）本に比べて、配線数を大幅に削減することができる。
【００２７】
なお、信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5は、図２に示す接続コード２３を介して図１に示す超音波観測装置３の送信回路１４及び受信回路１５に接続されており、また、共通電極配線Ｇ１〜Ｇ１２は、接続コード２３を介して超音波観測装置３の第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２に接続されている。
【００２８】
図１に示す超音波観測装置３の操作卓１１は、超音波内視鏡２における超音波撮像動作の開始／停止を制御する制御信号ＡをＣＰＵ１２に出力する。
ＣＰＵ１２は、操作卓１１から入力される制御信号Ａに基づいて、第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２のオン／オフを制御する第１乃至第１２のスイッチ制御信号Ｂ１〜Ｂ１２を第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２にそれぞれ出力すると共に、送信回路１４の動作の開始／停止及び複数の駆動信号の遅延時間（遅延量）を制御する送信回路制御信号Ａ１を送信回路１４に出力する。
【００２９】
第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２は、ＣＰＵ１２から入力される第１乃至第１２のスイッチ制御信号Ｂ１〜Ｂ１２に基づいてオン／オフする。第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２がオンすると共通電極配線Ｇ１〜Ｇ１２がそれぞれ接地され、第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２がオフすると共通電極配線Ｇ１〜Ｇ１２がそれぞれ開放状態となる。超音波トランスデューサは共通電極が接地されている状態でのみ動作するので、超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ12-15-5を第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２毎に動作させることができる。
【００３０】
送信回路１４は、送信回路１４の動作開始を指示する送信回路制御信号Ａ１がＣＰＵ１２から入力されてくると、駆動信号を生成して、信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5上に出力する。
【００３１】
受信回路１５は、共通電極が接地されている超音波トランスデューサアレイに含まれている複数の超音波トランスデューサから信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5を介して入力される受信信号を所定の増幅度で増幅した後、Ａ／Ｄ変換を行うことにより、増幅された受信信号をディジタル受信信号に変換する。さらに、受信回路１５は、ディジタル受信信号に対して位相整合等の処理を行って受信フォーカス処理を施し、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線データを形成する。
【００３２】
処理部１６は、受信回路１５によって形成された音線データに対して、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を行い、Ｂモード画像用データを生成する。あるいは、処理部１６は、受信回路１５によって形成された音線データに基づいて、血流からの反射成分のみを抽出したドップラー画像用データを生成する。
【００３３】
ＤＳＣ１７は、処理部１６で生成されたＢモード画像用データ又はドップラー画像用データが通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものであるため、このデータを通常の画像データに変換（ラスター変換）する。画像メモリ１８は、ＤＳＣ１７で生成された画像データを格納する。Ｄ／Ａ変換器１９は、画像メモリ１８から読み出したディジタルの画像データをアナログの画像信号に変換して表示装置４に出力する。これにより、表示装置４において、超音波内視鏡２により撮影された３次元の超音波断層像が表示される。
【００３４】
次に、本実施形態に係る超音波内視鏡装置１の動作について説明する。
図２に示す超音波内視鏡２を用いて超音波断層像を撮影する場合には、操作者は、ユニバーサルコード２４の一端に接続された光源装置より光を発して、挿入部２１の先端部に設けられた照明窓から患者の体内に照明光を出射すると共に、観察窓から挿入状態を観察しながら、超音波内視鏡２の挿入部２１を患者の体内に挿入していく。
挿入部２１が目的位置に達すると、操作者は、超音波内視鏡２の動作を開始させる制御信号Ａを操作卓１１からＣＰＵ１２に出力させる（図１参照）。ＣＰＵ１２は、この制御信号Ａに基づいて、第１のスイッチＳＷ１をオンさせる第１のスイッチ制御信号Ｂ１を第１のスイッチＳＷ１に出力すると共に、送信回路１４の動作を開始させる送信回路制御信号Ａ１を送信回路１４に出力する。
【００３５】
第１のスイッチＳＷ１がオンされると、共通電極配線Ｇ１が接地されるため、図５に示す第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１を構成する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-5の共通電極が接地される。
【００３６】
送信回路１４は、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１を構成する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-5の個別電極に信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5を介して印加する駆動信号をそれぞれ生成する。このとき、送信回路１４は、送信ビームフォーミング及び送信ビームのステアリングを行うために、各駆動信号（本実施形態においては、パルス信号とする）に、ＣＰＵ１２からの送信回路制御信号Ａ１に基づく遅延時間を持たせる。
【００３７】
即ち、送信回路１４は、超音波トランスデューサの円周方向について送信ビームフォーミングを行うために、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１の第１列の１５個の超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-1に信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-1を介して印加する駆動パルス信号に、図６に示すような遅延時間を持たせる。また、送信回路１４は、超音波トランスデューサの円周方向について図４に示すように視野角が約６０°のセクタ走査がなされるように、駆動信号の遅延時間を経時的に変化させる。第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１の第２列乃至第５列の超音波トランスデューサに印加する駆動パルス信号についても同様である。
【００３８】
また、送信回路１４は、超音波トランスデューサの幅方向について送信ビームフォーミングを行うために、図５に示す第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１の第１行に位置する５個の超音波トランスデューサＴ1-1-1、Ｔ1-1-2、Ｔ1-1-3、Ｔ1-1-4、Ｔ1-1-5に信号配線ＥＬ1-1、ＥＬ1-2、ＥＬ1-3、ＥＬ1-4、ＥＬ1-5を介してそれぞれ印加する駆動パルス信号について、図７に示すような遅延時間を持たせる。また、送信回路１４は、超音波トランスデューサの幅方向に対して所定の視野角のセクタ走査がなされるように、駆動パルス信号の遅延時間を経時的に変化させる。第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１の第２行乃至第１５行の超音波トランスデューサに印加する駆動パルス信号についても同様である。
【００３９】
これにより、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１を構成する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-5から超音波が発せられて、超音波トランスデューサの円周方向に対しては図４に示すように視野角が約６０°のセクタ走査がなされると共に、超音波トランスデューサの幅方向に対しても図８に示すようなセクタ走査がなされる。
【００４０】
このセクタ走査により得られる複数の受信信号は、受信回路１５に出力されて音線データが形成され、処理部１６においてＢモード画像用データ又はドップラー画像用データが生成された後、このデータがＤＳＣ１７でラスター変換されて、画像データが生成される。画像データは、画像メモリ１８に格納される。
【００４１】
第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１によるセクタ走査が終了すると、ＣＰＵ１２は、第１のスイッチＳＷ１をオフさせる第１のスイッチ制御信号Ｂ１を第１のスイッチＳＷ１に出力すると共に、第２のスイッチＳＷ２をオンさせる第２のスイッチ制御信号Ｂ２を第２のスイッチＳＷ２に出力する。これにより、共通電極配線Ｇ２が接地されるため、第２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２を構成する超音波トランスデューサＴ2-1-1〜Ｔ2-15-5の共通電極が接地される。
【００４２】
送信回路１４では、上述したようにして、第２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２を構成する超音波トランスデューサＴ2-1-1〜Ｔ2-15-5の個別電極に信号配線ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5を介して印加する駆動パルス信号がそれぞれ生成される。
【００４３】
これにより、第２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２を構成する超音波トランスデューサＴ2-1-1〜Ｔ2-15-5から超音波が発せられて、超音波トランスデューサの円周方向に対しては図４に示すように視野角が約６０°のセクタ走査がなされると共に、超音波トランスデューサの幅方向に対しても図８に示すようなセクタ走査がなされる。
【００４４】
このセクタ走査により得られる複数の受信信号は、受信回路１５に出力されて音線データが形成され、処理部１６においてＢモード画像用データ又はドップラー画像用データが生成された後、このデータがＤＳＣ１７でラスター変換されて、画像データが生成される。画像データは、画像メモリ１８に格納される。
【００４５】
以上の動作が繰り返されることにより、超音波トランスデューサの幅方向に対してセクタ走査しながら、超音波トランスデューサの円周方向に対して２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２毎にセクタ走査がなされる。
【００４６】
その結果、画像メモリ１８には、超音波内視鏡２による３次元走査により得られた画像データが格納される。この画像データは、画像メモリ１８から読み出された後、Ｄ／Ａ変換器１９でアナログの画像信号に変換されて表示装置４に出力される。これにより、３次元の超音波断層像が表示装置４に表示される。
【００４７】
この３次元の超音波断層像は超音波トランスデューサアレイの幅方向についても走査されているため、操作者は、表示装置４に表示された３次元の超音波断層像に映し出されている目的部位の位置を確認しながら、図２に示す処置具挿入口２５から挿入した穿刺針２６を挿入部２６の先端の孔から突出されることにより、穿刺針２６を目的部位に正確に穿入することができる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波内視鏡装置について、図９乃至図１１を参照して説明する。
本実施形態に係る超音波内視鏡装置２００は、以下に示す（１）乃至（４）の点で、図１に示した第１の実施形態に係る超音波内視鏡装置１と異なる。
【００４９】
（１）超音波観測装置３のＣＰＵ１２は、図９に示すように、操作卓１１から超音波内視鏡２の動作開始を指示する制御信号Ａが入力されると、超音波内視鏡２に設けられた後述の可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5の遅延量を切り替えるための３ビットの遅延量制御信号ＣＯＮＴを遅延量制御線３２０に出力する。
（２）超音波観測装置３の送信回路１４から出力されている信号配線ＥＬ1〜ＥＬ15の本数が１５本である。
【００５０】
（３）信号配線ＥＬ１〜ＥＬ１５は、図１０に示すように、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２の同じ行及び列に位置する超音波トランスデューサの個別電極が電気的に接続された複数の第１の導電線Ｌ1-1〜Ｌ15-5と、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２の同じ行及び列に位置する超音波トランスデューサの個別電極に同じ駆動パルス信号を入力するための複数の第２の導電線Ｌ１〜Ｌ１５とを含んでいる。また、複数の第１の導電線Ｌ1-1〜Ｌ15-5と第２の導電線Ｌ１〜Ｌ１５との間には、可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5がそれぞれ設けられており、また、可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5には、可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5の遅延量を制御する遅延量制御信号ＣＯＮＴを可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5に入力するための遅延量制御線３２０が接続されている。
【００５１】
即ち、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２の同じ行及び列に位置する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ12-15-5の個別電極には、可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5を介して同じ駆動パルス信号が入力される。
例えば、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２の第１行第１列に位置する超音波トランスデューサＴ1-1-1、Ｔ2-1-1、Ｔ3-1-1、Ｔ4-1-1、Ｔ5-1-1、Ｔ6-1-1、Ｔ7-1-1、Ｔ8-1-1、Ｔ9-1-1、Ｔ10-1-1、Ｔ11-1-1、Ｔ12-1-1の個別電極には、第１の導電線Ｌ1-１、可変遅延線部ＤＬ1-1及び第２の導電線Ｌ１を介して、図９に示す送信回路１４から信号配線ＥＬ１上に出力された駆動パルス信号が入力される。また、第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２の第２行第１列に位置する超音波トランスデューサＴ1-2-1、Ｔ2-2-1、Ｔ3-2-1、Ｔ4-2-1、Ｔ5-2-1、Ｔ6-2-1、Ｔ7-2-1、Ｔ8-2-1、Ｔ9-2-1、Ｔ10-2-1、Ｔ11-2-1、Ｔ12-2-1の個別電極には、第１の導電線Ｌ2-１、可変遅延線部ＤＬ2-1及び第２の導電線Ｌ２を介して、図９に示す送信回路１４から信号配線ＥＬ２上に出力された駆動パルス信号が入力される。
【００５２】
これにより、超音波トランスデューサアレイ３０内の配線数は１５（信号配線ＥＬ１〜ＥＬ１５）＋１２（共通電極配線Ｇ１〜Ｇ１２）＋３（遅延量制御線３２０）＝３０本になり、図５に示した第１の実施態様に係る超音波内視鏡２に比べて大幅に削減することができる。
【００５３】
なお、同じ信号配線ＥＬ１〜ＥＬ１５に接続されている可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5は、例えば、図１１の（ａ）に示すように、超音波トランスデューサの幅方向のセクタ走査ができるように、遅延量制御線３２０を介してＣＰＵ１２から入力される３ビットの遅延量制御信号ＣＯＮＴによりその遅延量の組合せが８通りに変更できる。
信号配線ＥＬ１に接続されている可変遅延線部ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5は、図１１の（ｂ）に示すように（０，０，０）の遅延量制御信号ＣＯＮＴが入力されると、同じ遅延量に制御され、図１１の（ｃ）に示すように（０，０，１）の遅延量制御信号ＣＯＮＴが入力されると、可変遅延線部ＤＬ1-1から可変遅延線部ＤＬ1-5に向けて遅延量が所定の第１の量ずつ小さくなるように制御され、図１１の（ｄ）に示すように（０，１，１）の遅延量制御信号ＣＯＮＴが入力されると、可変遅延線部ＤＬ1-1から可変遅延線部ＤＬ1-5に向けて遅延量が第１の量よりも大きい所定の第２の量ずつ小さくなるように制御される。
【００５４】
（４）超音波内視鏡２においては、図１１の（ａ）に示すように、超音波トランスデューサの幅方向に対して送信ビームフォーミングを行うための音響レンズ３３０が超音波トランスデューサアレイ３０上に設けられている。
【００５５】
次に、本実施形態に係る超音波内視鏡装置２００の動作について説明するが、受信回路１５、処理部１６、ＤＳＣ１７、画像メモリ１８、Ｄ／Ａ変換器１９及び表示装置４の動作は、図１に示した第１の実施形態に係る超音波内視鏡装置１における動作と同様であるため、その説明は省略する。
【００５６】
超音波内視鏡２の挿入部２１が患者の体内に挿入されて目的位置に達すると、操作者は、超音波内視鏡２の動作を開始させる制御信号Ａを操作卓１１からＣＰＵ１２に出力させる。ＣＰＵ１２は、この制御信号Ａに基づいて、超音波トランスデューサの幅方向にセクタ走査するために（０，０，０）〜（１，１，１）のいずれかの遅延量制御信号ＣＯＮＴを遅延量制御線３２０上に順次出力し、第１のスイッチＳＷ１をオンさせる第１のスイッチ制御信号Ｂ１を第１のスイッチＳＷ１に出力すると共に、送信回路１４の動作を開始させる送信回路制御信号Ａ１を送信回路１４に出力する。
【００５７】
第１のスイッチＳＷ１がオンされると、共通電極配線Ｇ１が接地されるため、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１を構成する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-5の共通電極が接地される。
【００５８】
送信回路１４は、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１を構成する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-5の個別電極に信号配線ＥＬ１〜ＥＬ１５を介して印加する駆動パルス信号をそれぞれ生成する。このとき、送信回路１４は、超音波トランスデューサの円周方向に対して送信ビームフォーミングをそれぞれ行うために、各駆動パルス信号に図６に示すような所定の遅延時間を持たせると共に、超音波トランスデューサの円周方向に対して図４に示すように視野角が約６０°のセクタ走査がなされるように、この所定の遅延時間を持たせた駆動パルス信号の遅延時間を経時的に変化させる。また、送信回路１４は、超音波トランスデューサの幅方向に対しては音響レンズ３３０（図１１の（ａ）参照）により送信ビームフォーミングが行われるため、各駆動パルス信号に図７に示すような所定の遅延時間を持たせることはしない。
なお、音響レンズ３３０を用いない場合には、送信回路１４は、超音波トランスデューサの幅方向に対して送信ビームフォーミングを行うために、各駆動パルス信号に図７に示すような所定の遅延時間を持たせればよい。
【００５９】
これにより、第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１を構成する超音波トランスデューサＴ1-1-1〜Ｔ1-15-5から超音波が発せられて、超音波トランスデューサの円周方向に対しては図４に示すように視野角が約６０°のセクタ走査がなされると共に、超音波トランスデューサの幅方向に対しても図８に示すようなセクタ走査がなされる。このセクタ走査により得られる受信信号は、信号配線ＥＬ１〜ＥＬ１５を介して受信回路１５に出力される。
【００６０】
第１の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１によるセクタ走査が終了すると、第１のスイッチＳＷ１をオフさせる第１のスイッチ制御信号Ｂ１を第１のスイッチＳＷ１に出力すると共に、第２のスイッチＳＷ２をオンさせる第２のスイッチ制御信号Ｂ２を第２のスイッチＳＷ２に出力する。これにより、共通電極配線Ｇ２が接地されるため、第２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２を構成する超音波トランスデューサＴ2-1-1〜Ｔ2-15-5の共通電極が接地される。
【００６１】
送信回路１４は、上述したようにして、第２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２を構成する超音波トランスデューサＴ2-1-1〜Ｔ2-15-5の個別電極にＥＬ１〜ＥＬ１５を介して印加する駆動パルス信号をそれぞれ生成する。
【００６２】
これにより、第２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ２を構成する超音波トランスデューサＴ2-1-1〜Ｔ2-15-5から超音波が発せられて、超音波トランスデューサの円周方向に対しては図４に示すように視野角が約６０°のセクタ走査がなされると共に、超音波トランスデューサの幅方向に対しても図８に示すようなセクタ走査がなされる。このセクタ走査により得られる受信信号は、信号配線ＥＬ１〜ＥＬ１５を介して受信回路１５に出力される。
【００６３】
以上の動作が繰り返されることにより、超音波トランスデューサの幅方向に対してセクタ走査しながら、超音波トランスデューサの円周方向に対して第１乃至第１２の２次元超音波トランスデューサアレイＴＡ１〜ＴＡ１２毎にセクタ走査がなされる。
【００６４】
以上の説明では、超音波内視鏡２は、１５×５個の超音波トランスデューサから構成される２次元超音波トランスデューサアレイを１２組だけ半円周状に並べて、２次元超音波トランスデューサアレイ毎に３次元走査を行ったが、これらの２次元超音波トランスデューサアレイを１２角形状に並べて、２次元超音波トランスデューサアレイ毎に３次元走査を行っても良い。また、２次元超音波トランスデューサアレイを構成する超音波トランスデューサの数は、１５×５個以外（超音波トランスデューサアレイの円周方向及び幅方向の数が同数のものも含む。）であっても良い。
また、図１及び図９に示す第１乃至第１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２を超音波観測装置３に設けたが、超音波内視鏡２に設けても良いし、又は、アダプタに設けて、このアダプタを介して超音波内視鏡２と超音波観測装置３とを接続するようにしても良い。
さらに、超音波内視鏡２の動作開始／動作停止を制御する制御信号Ａを操作卓１１から出力したが、例えば超音波内視鏡２の操作部２２に制御信号Ａを発生させるボタンを設けて、操作部２２からＣＰＵ１２に制御信号Ａを出力するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、医療診断のために体内に挿入して超音波断層像を撮影することが可能な超音波内視鏡、及び、そのような超音波内視鏡を備えた超音波内視鏡装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波内視鏡装置１の構成を示す図である。
【図２】図１に示す超音波内視鏡２の構成を示す図である。
【図３】図２に示す超音波トランスデューサアレイ３０の構成を示す図である。
【図４】図２に示す超音波トランスデューサアレイ３０の構成を示す図である。
【図５】図２に示す超音波トランスデューサアレイ３０内の配線を示す図である。
【図６】図２に示す超音波トランスデューサアレイ３０を構成する各超音波トランスデューサの個別電極に印加される駆動パルス信号の発生方法を説明するための図である。
【図７】図２に示す超音波トランスデューサアレイ３０を構成する各超音波トランスデューサの個別電極に印加される駆動パルス信号の発生方法を説明するための図である。
【図８】超音波トランスデューサの幅方向に対するセクタ走査を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る超音波内視鏡装置２００の構成を示す図である。
【図１０】図９に示す超音波内視鏡装置２００における超音波トランスデューサアレイ３０内の配線を示す図である。
【図１１】図１０に示す可変遅延線部の作用を説明するための図である。
【図１２】従来の超音波内視鏡装置における課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２００  超音波内視鏡装置
２  超音波内視鏡
３  超音波観測装置
４  表示装置
１１  操作卓
１２  ＣＰＵ
１４  送信回路
１５  受信回路
１６  処理部
１７  ＤＳＣ
１８  画像メモリ
１９  Ｄ／Ａ変換器
２１  挿入部
２２  操作部
２３  接続コード
２４  ユニバーサルコード
２５  処置具挿入口
２６  穿刺針
３０  超音波トランスデューサアレイ
３２０  遅延量制御線
３３０  音響レンズ
ＤＬ1-1〜ＤＬ15-5  可変遅延線部
ＥＬ1-1〜ＥＬ15-5、ＥＬ１〜ＥＬ１５  信号配線
Ｇ１〜Ｇ１２  共通電極配線
Ｌ1-1〜Ｌ15-5  第１の導電線
Ｌ１〜Ｌ１５  第２の導電線
ＳＷ１〜ＳＷ１２  スイッチ
ＴＡ１〜ＴＡ１２  ２次元超音波トランスデューサアレイ
Ｔ1-1-1〜Ｔ12-15-5  超音波トランスデューサ
【図１】
2006061252.tif 000003
【図２】
2006061252.tif 000004
【図３】
2006061252.tif 000005
【図４】
2006061252.tif 000006
【図５】
2006061252.tif 000007
【図６】
2006061252.tif 000008
【図７】
2006061252.tif 000009
【図８】
2006061252.tif 000010
【図９】
2006061252.tif 000011
【図１０】
2006061252.tif 000012
【図１１】
2006061252.tif 000013
【図１２】
2006061252.tif 000014