(57)【要約】【課題】体腔内に挿入して診断及び治療を行なう超音波プローブの硬質長の短縮化及び細径化を実現し挿入方向の軸回りの観察範囲を大きくし広い範囲を確実に走査でき超音波による診断と治療とを同時にかつ容易に行ない得る安価な超音波診断治療装置を提供する。【解決手段】体腔内に挿入して超音波を照射し生体組織の治療を行なう単一のアレイ型圧電振動子からなる超音波振動子２４を先端部に備えた超音波プローブ３と、超音波治療に適する駆動信号と超音波診断に適する駆動信号との異なる駆動信号により前記超音波振動子の駆動制御を行なう超音波制御ユニット５とを具備し、超音波制御ユニットは超音波治療に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波治療モードと、超音波診断に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波診断モードとを切り換える制御を行なう。【選択図】図２
2005124920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に挿入して超音波を照射し生体組織の治療を行なう単一のアレイ型圧電振動子からなる超音波振動子を先端部に備えた超音波プローブと、
超音波治療に適する駆動信号と超音波診断に適する駆動信号との異なる駆動信号により前記超音波振動子の駆動制御を行なう超音波制御ユニットと、
を具備し、
前記超音波制御ユニットは、超音波治療に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波治療モードと、超音波診断に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波診断モードとを切り換えることを特徴とする超音波診断治療装置。
【請求項２】
前記超音波振動子は、圧電振動子と音響整合層とバッキング層とからなる超音波振動子素片を外周円筒部に沿って周回するように配列されてなることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断治療装置。
【請求項３】
超音波診断を行なう超音波診断モードでは、パルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルスを送信し、超音波治療を行なう超音波治療モードでは、減衰が小さく出力の大きな超音波を送信する送信手段を備えて構成したことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断治療装置。
【請求項４】
前記超音波制御ユニットは、まず前記超音波振動子を電子式ラジアル走査にて動作させて異常組識を検出する超音波診断動作を行ない、
次いで、前記超音波診断動作にて検出された異常組識の存在する部位の近傍にのみ大出力の超音波を送信する超音波治療動作を行ない、
その後、前記超音波治療動作にて治療を施した部位の治療効果を観察するための超音波診断動作を行なう一連の制御処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断治療装置。
【請求項５】
前記超音波制御ユニットは、前記超音波振動子を駆動制御することにより超音波診断動作を行ないつつ、これと同時に超音波治療動作を行なう制御処理を実行することを特徴とする請求項２又は請求項４のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項６】
前記超音波制御ユニットは、減衰が小さく出力の大きな超音波パルスとパルス幅が短く減衰の大きな超音波パルスとを時分割で送信する制御処理を実行することを特徴とする請求項２又は請求項５のいずれかに記載の超音波診断治療装置。
【請求項７】
前記圧電振動子は、電気的及び機械的な振動損失の小さいハード系圧電材料によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断治療装置。
【請求項８】
前記バッキング層は、超音波の減衰が小さく熱伝導率の良好な材料によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断治療装置。
【請求項９】
前記超音波振動子は、超音波治療モードで動作させている時に生じる当該超音波振動子の発熱を抑圧する発熱抑圧手段を備えて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断治療装置。
【請求項１０】
前記発熱抑圧手段は、前記超音波振動子の外周円筒部における中心軸周りに配設される管状部材であることを特徴とする請求項９に記載の超音波診断治療装置。
【請求項１１】
前記送信手段から送信される超音波パルスであって、超音波診断を行なうのに適しパルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルスを生成するための駆動制御信号を発生させる駆動制御信号発生手段を備えて構成したことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断治療装置。
【請求項１２】
前記送信手段は、超音波治療を行なうのに適し減衰が小さく出力の大きな超音波パルスに対して、前記駆動制御信号発生手段からの駆動制御信号によって生じる超音波パルスを加算処理することで、超音波診断を行なうのに適しパルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルスを生成することを特徴とする請求項１１に記載の超音波診断治療装置。
【請求項１３】
前記超音波制御ユニットは、異常組識を検出するための超音波診断動作を行なうのに際して、前記超音波振動子における全配列振動子のうちの一部であって連続して配置される一群の前記圧電振動子を用いて集束超音波を放射して、当該前記一群の圧電振動子を群単位で外周円筒部に沿うように電子式ラジアル走査処理を実行することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断治療装置。
【請求項１４】
超音波診断モードでは電子フォーカスしながら電子ラジアル走査を行ない、超音波治療モードでは電気的平面波形成又は電子フォーカスしながら電子ラジアル走査を行なうことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断治療装置、詳しくは体腔内において超音波診断と超音波照射による治療とを行なう超音波プローブを有する超音波診断治療装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波振動子（超音波トランスデューサ；ultrasonic transducer）から生体組織内に向けて超音波パルスを繰り返し送信し、生体組織から反射される超音波パルスのエコーを同一のあるいは別体に設けられる超音波振動子によって受信するように構成され、この場合における超音波パルスの送受信位置を所定の方向に徐々に移動させることによって、生体内の複数方向からの情報を得るようにし、こうして収集した情報を可視像の超音波断層画像として所定の表示装置を用いて表示する超音波診断装置についての提案が種々なされており、また一般に実用化されている。
【０００３】
このような超音波診断装置においては、体外式超音波プローブによるものが一般的であるが、このほかに、例えば内視鏡と組み合わせたものや細径の超音波プローブ又は体腔内に挿入する体腔内超音波プローブ等の体内式超音波プローブ等が広く用いられている。
【０００４】
一方、結石破砕装置や超音波温熱治療装置等、集束した超音波によって種々の治療を行なったり、高強度の超音波を集束させて癌細胞などの生体組織に向けて放射することでその生体組織を瞬時に高温焼灼して治療する超音波高温治療装置等の超音波治療装置についても、従来より種々の提案がなされ実用化されている。
【０００５】
また、上述の超音波高温治療装置においては、超音波振動子を有し大きな開口を持つ体外アプリケータから高強度の集束超音波を目的部位に集束させて放射するものや、比較的小型の超音波振動子を内蔵したプローブからなり、これを直腸等に挿入して肥大した前立腺等を治療するように構成される体腔内プローブ等がある。
【０００６】
このような従来の超音波高温治療装置では、深部治療部位（焦点）の位置決めを行なうための位置決め手段として、例えば超音波断層像を得る超音波診断装置等を組み合わせて構成したものがある。そして、このような構成のものでは、上述の体外アプリケータや体腔内プローブに焦点位置決め用の診断用超音波振動子が内蔵されているものがある。
【０００７】
そして、上述のような治療装置を用いて超音波による高温治療（以下、超音波治療という）を行なうのに際しては、超音波断層像を得る超音波診断装置等と組み合わせて使用すれば、治療を施す目的の部位を観察しながら、同部位の治療を行なうことができることになるので至便である。
【０００８】
そこで、例えば特開平７−２２７３９５号公報等によって、上部消化管や下部消化管や腹腔などの体腔内に挿入して、深部臓器の超音波による観察及び診断（以下、単に超音波診断という）と超音波による高温治療（以下、単に超音波高温治療という）とを容易に行なうのに適した超音波プローブを有する超音波診断治療装置について、従来より種々の提案がなされている。
【０００９】
前述の特開平７−２２７３９５号公報によって開示されている超音波診断治療装置は、図１５に示すように体腔内に挿入可能な細長の挿入部１２１の先端側に、湾曲自在の湾曲部１２３と、この湾曲部１２３に連設した先端部１２２とを設け、この先端部１２２の内部における長手方向に２つの凹面集束型の治療用超音波振動子１５０を配置すると共に、この治療用超音波振動子１５０の間の中央位置に観測用の電子ラジアルアレイ型超音波振動子１５４を配置した超音波プローブを構成し、これを体腔内に挿入して深部臓器の病変部１６３に対して超音波による診断及び高温治療を行ない得るようにしている。
【００１０】
なお、図１５において、観測用超音波振動子１５１による超音波走査範囲を符号１６０で示し、治療用超音波振動子１５０による治療用集束超音波パルスを符号１６１で示し、この治療用集束超音波パルス１６１の集束点を符号１６２で示している。そして、治療用集束超音波パルス１６１の集束点１６２の位置が確認できるように当該集束点１６２に対応する画像上での焦点マーカ１６４が表示されるようになっている。したがって、この焦点マーカ１６４が画像上で病変部１６３に一致するように設定することにより、病変部１６３に対して治療用集束超音波パルス１６１を放射することができるようになっている。
【特許文献１】特開平７−２２７３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、前述の特開平７−２２７３９５号公報によって開示されている手段では、それぞれが別体に構成される治療用の超音波振動子と診断用の超音波振動子とを、挿入部の先端部の内部に配設して構成していることから、当該先端部の長さ寸法（硬質長）が長くなってしまう傾向がある。この硬質長が長くなってしまうと、体腔内に超音波プローブを挿入するのに際して、体腔内における狭い部位や曲折した部位にへの挿入が困難になってしまうという問題点がある。
【００１２】
さらに、それぞれの異なる機能の振動子が別体で組み立てられるので、各振動子の位置合わせ等の調整が必要で製造コストが大幅に増加してしまうという問題がある。
【００１３】
また、体腔内に超音波プローブを挿入して診断及び治療を行なう場合においては、その対象となる患部等の異常組織は管状の壁部近傍にあるのが普通である。したがって、超音波による体腔内の観察等を行なうには、超音波プローブの挿入方向に対してその軸周りの３６０度全域を観察し得るように構成したラジアル型のものを用いるのが望ましい。
【００１４】
しかしながら、前述の特開平７−２２７３９５号公報によって開示されている手段は、挿入方向の軸周りにおける観察範囲が所定の範囲に限定された構成となっている。したがって、当該手段を用いて体腔内を観察しつつ診断及び治療を施す場合には、超音波プローブそのものを回転させる等によって、超音波振動子による観察範囲が目的の異常組織等を含むように当該超音波プローブの先端部の位置を適宜設定する必要がある。
【００１５】
この場合において、体腔内に挿入されている状態の先端部を適宜移動させて、その先端部の内部に配設される超音波振動子の観察範囲が所望の方向となるようにするためには、手元側の操作部の所定の位置に配設される超音波プローブの基部側を操作して先端側の位置の設定操作を行なう必要がある。
【００１６】
しかし、超音波プローブの先端部は体腔内に挿入されていることから、これを直接目視することができない状態にある。その上、この先端部を体腔内において安定した状態で保持する手段も存在しないために、このような操作は行なうのは困難でありまた煩瑣な操作になってしまうと考えられる。
【００１７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、体腔内に挿入して超音波診断と集束超音波による治療とを行なう超音波プローブを有する超音波診断治療装置において、超音波プローブの硬質長の短縮化及び細径化を実現し、細い管腔等に対しても容易に挿入させることができると共に、挿入方向の軸回りにおける観察範囲を大きくしより広い範囲を確実に走査することができ、超音波による診断と治療とを同時にかつ容易に行なうことのできる安価な超音波診断治療装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明による超音波診断治療装置は、体腔内に挿入して超音波を照射し生体組織の治療を行なう単一のアレイ型圧電振動子からなる超音波振動子を先端部に備えた超音波プローブと、超音波治療に適する駆動信号と超音波診断に適する駆動信号との異なる駆動信号により前記超音波振動子の駆動制御を行なう超音波制御ユニットとを具備し、前記超音波制御ユニットは、超音波治療に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波治療モードと、超音波診断に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波診断モードとを切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、体腔内に挿入して超音波診断と集束超音波による治療とを行なう超音波プローブを有する超音波診断治療装置において、超音波プローブの硬質長の短縮化及び細径化を実現し、細い管腔等に対しても容易に挿入させることができると共に、挿入方向の軸回りにおける観察範囲を大きくしより広い範囲を確実に走査することができ、超音波による診断と治療とを同時にかつ容易に行ない得る安価な超音波診断治療装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。  
図１は、本発明の一実施形態の超音波診断治療装置の全体的な構成を示す概略構成図である。図２は、当該超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部近傍を拡大しその内部構成を概略的に示す要部拡大構成図である。図３と図４とは、当該超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部に内蔵される超音波振動子を取り出してその概略構成を示し、図３は要部概略斜視図、図４は要部概略断面図である。また図５と図６とは、本実施形態の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部の超音波振動子から放射される超音波パルスを概念的に示す図であって、図５は超音波による治療動作時の超音波パルスを示し、図６は超音波による診断動作時の超音波パルスを示している。図７は、本実施形態の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波制御ユニットの概略構成を示すブロック構成図である。図８と図９とは、本実施形態の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波制御ユニットのダイナミックダンピング用信号発生器から発生されるダイナミックダンピング用信号（駆動制御信号又はＤＤ用信号）とパルサーからの出力信号とを加算処理して診断モード時に適した超音波パルスを生成する際の動作を説明する図であって、図８はその第一例を、図９はその第二例を示している。
【００２１】
なお、ここでいうダイナミックダンピングとは、ダンピング層の付加によって超音波振動のダンピングを構造的に行なうのではなく駆動電気信号の波形を工夫して振幅が大きくパルス幅の短い超音波パルスを得る方法であると定義する。
【００２２】
また、図１０〜図１３は本実施形態の超音波診断治療装置の作用を説明する図であって、図１０は超音波プローブを体腔内に挿入した場合における先端部を示す図である。図１１は図１０の超音波プローブによって得られる超音波断層画像を表示する表示装置を示す図である。図１２は本実施形態の超音波診断治療装置によって行なわれる診断治療動作の手順の概略を示す流れ図である。図１３は、当該超音波診断治療装置による診断治療動作時において超音波振動子から放射される超音波パルスの状態を模式化して示す図である。そして、図１４は当該超音波診断治療装置による診断治療動作時において超音波振動子から放射される超音波パルスの別の状態を模式化して示す図である。
【００２３】
本実施形態の超音波診断治療装置１は、単一の超音波振動子２４を備えた細管状の超音波プローブ３を体腔内に挿入し、前記超音波振動子２４から超音波パルスを放射して、そのエネルギーで当該体腔内における所望の生体組織の超音波診断及び超音波治療を行ない得るものであって、前記超音波振動子２４は、アレイ型圧電振動子３１等からなり、超音波パルスを放射してそのエネルギーで体腔内の生体組識の治療を行なう機能と、その治療動作の前後や治療最中において治療対象の生体組識についての超音波診断を行なう機能とを兼ね備えて構成されているものである。
【００２４】
即ち、本実施形態の超音波診断治療装置１は、図１に示すように超音波観察装置２と内視鏡装置７等によって主に構成されている。
【００２５】
前記超音波観察装置２は、超音波振動子２４（図１では図示せず。図２や図３や図４参照。詳細は後述する）を先端部３ｄに内蔵した細長形状のプローブ挿入管３ａを備えた超音波プローブ３と、前記超音波プローブ３の基端部に設けられる接続部３ｂが着脱自在に接続される連結部４ａ等を備えたプローブ接続ユニット（以下、接続ユニットと略記する）４と、この接続ユニット４とコネクタ４ｂを介して電気的に接続される超音波制御ユニット５と、この超音波制御ユニット５により生成される映像信号を受けて超音波断層画像を表示する超音波画像表示装置（以下、単に表示装置という）６とによって主に構成されている。
【００２６】
前記超音波プローブ３は、上述したように前記超音波振動子２４（図２や図３や図４参照）が先端部３ｄに内蔵され、全体が細長形状からなるプローブ挿入管３ａと、このプローブ挿入管３ａの基部側に設けられ前記接続ユニット４の連結部４ａに対して着脱自在に接続されることで当該超音波プローブ３と前記接続ユニット４との間の電気的な連結状態を確保する接続部３ｂと、内部に超音波振動子２４（図２や図３や図４参照）等が内蔵される先端シース３ｄと、後述する発熱抑圧手段（熱伝導板２８；図２や図３参照）に触れつつ還流される冷却兼音響伝達媒体２９（図２参照）を前記先端シース３ｄへと供給する際の供給口である送水口３ｃ等によって構成されている。
【００２７】
前記接続ユニット４は、前記超音波プローブ３の接続部３ｂが着脱自在に接続される連結部４ａと、当該接続ユニット４と前記超音波制御ユニット５とを電気的に接続するコネクタ４ｂとを備えて構成されている。これにより、超音波プローブ３と超音波制御ユニット５との間を電気的に接続している。
【００２８】
前記超音波制御ユニット５は、前記超音波振動子２４（図２参照）の駆動及びこの超音波振動子２４から伝送される電気信号を受信して各種の信号処理を行なうことで超音波断層画像を表示するための映像信号を生成するものである。
【００２９】
一方、前記内視鏡装置７は、撮像装置を内蔵した電子内視鏡（以下、内視鏡と略記する）８と、この電子内視鏡８に照明光束を供給する光源装置９と、前記電子内視鏡８の撮像素子（図示せず）を駆動させたり当該撮像素子から伝送される電気信号を受信して各種の信号処理を行なうことで内視鏡観察画像を表示するための映像信号を生成するビデオプロセッサ１０と、このビデオプロセッサ１０により生成され出力される映像信号を受けて内視鏡観察画像を表示する内視鏡画像表示装置１１とによって主に構成されている。
【００３０】
前記内視鏡８は、体腔内に挿入される細長形状の挿入部１２と、この挿入部１２の基端側に配置される操作部１３と、この操作部１３の側部から延出するユニバーサルコード１４とによって主に構成されている。
【００３１】
前記ユニバーサルコード１４の先端部には前記光源装置９に接続される内視鏡コネクタ１４ａが設けられている。この内視鏡コネクタ１４ａの側部には電気コネクタ１４ｂが設けられている。この電気コネクタ１４ｂには前記ビデオプロセッサ１０から延出される映像ケーブル１５が接続されている。
【００３２】
前記挿入部１２は、先端側に湾曲部１７が設けられており、この湾曲部１７のさらに先端側に硬質部１２ｂが設けられている。この硬質部１２ｂの先端面１２ａには直視による内視鏡観察を行なうための照明光窓１６ａと観察窓１６ｂと鉗子出口１６ｃ等が設けられいてる。
【００３３】
前記操作部１３には前記挿入部１２の湾曲部１７を湾曲制御するアングルノブ１８や体腔内に導入される処置具等の導入口であり前記鉗子出口１６ｃに連通する処置具挿入口１９や前記内視鏡画像表示装置１１の表示画面上に表示させる表示画像を切り換えたりフリーズ操作やレリーズ操作等の各種の操作指示を行なう複数の操作スイッチ２０等が設けられている。
【００３４】
前記超音波プローブ３のプローブ挿入管３ａの先端部には、図２に示すように超音波透過性に優れた高密度ポリエチレンやポリメチルペンテン等の材質により形成される先端シース３ｄが配設されている。この先端シース３ｄの内部には、電子回転走査型アレイ円筒振動子、即ち電子スキャン方式のラジアル型超音波振動子（以下、単に超音波振動子という）２４が配設されている。そして、この超音波振動子２４の周囲空間には、当該超音波振動子２４の冷却を行なう役目と、前記超音波振動子２４から放射される超音波パルスの伝達に寄与する超音波伝達媒体としての役目を兼ね備えた冷却兼音響伝達媒体２９が充填されている。
【００３５】
前記超音波振動子２４は、図２や図３に示しように外観形状が細径の円筒形状に形成されており、この円筒形状の外側面に沿って複数の超音波振動子素片、即ち振動子アレイ２４ａが並べて配設されている。これらの複数の振動子アレイ２４ａのそれぞれからは延出される信号線は、図２に示すようにケーブル束２５として後方に向けて延出し、図示を省略しているがプローブ挿入管３ａの内部を挿通し接続ユニット４を介して超音波制御ユニット５へと接続されている。
【００３６】
また、前記超音波振動子２４の先端側には冷却水兼音響結合液送出突出パイプ（以下、送出パイプと略記する）２７が配設されている。この送出パイプ２７は超音波振動子２４の円筒内部の中心軸周りに設けられ略円筒形状に形成される発熱抑圧手段であり管状部材である熱伝導板２８（図２や図３参照）を介して前記プローブ挿入管３ａの内部を挿通する送水管（図示せず）に連通している。この送水管は、前記プローブ挿入管３ａの内部をその先端部３ｄから前記送水孔３ｃまで連設されているものである。そして、その先端には送出孔２７ａが穿設されている。
【００３７】
一方、前記プローブ挿入管３ａと前記先端シース３ｄとの間には隔絶板２６が設けられている。この隔絶板２６は前記先端シース３ｄの内部を水密的に封止するために設けられているものである。そして、上述の送水管は前記隔絶板２６の一部を貫通して設けられている。
【００３８】
したがって、これにより前記送水孔３ｃから前記送水管を通して前記先端シース３ｄの内部に向けて前記冷却兼音響伝達媒体２９を送出すると、当該冷却兼音響伝達媒体２９は前記送出パイプ２７の前記送出孔２７ａから前記先端シース３ｄの内部に送出され充填されるようになっている。そして、このとき前記冷却兼音響伝達媒体２９は図２における矢印Ａ方向から送出され、矢印Ｂに示す方向に前記先端シース３ｄの内部を還流するようになっている。つまり、前記冷却兼音響伝達媒体２９が還流する経路のうち前記超音波振動子２４の円筒内部を還流する時には前記熱伝導板２８によって前記超音波振動子２４から発生した熱が放熱されるようになっている。
【００３９】
次に、前記超音波振動子２４を構成する前記振動子アレイ２４ａの構成について詳述する。
【００４０】
前記超音波振動子２４の前記振動子アレイ２４ａは、図４に示すように当該超音波振動子２４の内周寄りの側からバッキング層３５とアレイ型圧電振動子（以下、圧電振動子という）３１と第一音響整合層３２と第二音響整合層３３と音響レンズ３４とが順に積層した形態で構成されている。そして、前記超音波振動子２４は、前記振動子アレイ（超音波振動子素片）２４ａを外周円筒に沿って周回するように配列して構成されている。
【００４１】
一般に圧電振動子を共振や反共振又はその中間領域の周波数で用いる場合においては、圧電振動子の振動振幅は、その周波数における共振尖鋭度Ｑに比例して大きくなることが判っている。したがって、圧電振動子の振動振幅は、この共振尖鋭度Ｑに関する圧電振動子の機械的品質係数Ｑｍに比例して大きくなる。
【００４２】
また、通常の医療用超音波診断装置等において用いられる超音波振動子は、放射する超音波のダンピング効果を大きくするバッキング層が用いられる。
【００４３】
このバッキング層は、圧電振動子が発生した振動のうち背面側に伝達される振動を減衰（ダンピング）するために設けられているものである。圧電振動子で生じた振動のうち背面に放射される超音波振動は、このバッキング層によるダンピング機能によって吸収され、前面側の音響レンズの側に伝達される振動が主となるように構成されている。そして、このバッキング層による減衰が大きい場合には、上述の圧電振動子の機械的品質係数Ｑｍの効果はほとんど現れることはない。
【００４４】
しかし、本実施形態において適用される超音波振動子２４のように、例えば音源の開口面積が小さいものから治療用に適する大きな出力の超音波を得るためには、バッキング層による超音波減衰効果を低減させて、圧電振動子の機械的品質係数Ｑｍを積極的に利用することは効果的である。
【００４５】
そこで、本実施形態の超音波診断治療装置１において用いられる前記超音波振動子２４を構成する前記振動子アレイ２４ａの前記バッキング層３５としては、前記圧電振動子３１において発生する振動のうち背面側、つまり前記バッキング層３５の側へ伝達される振動を減衰させない機能を有するソフトバッキング層が用いられている。このソフトバッキング層は、超音波の減衰が小さく、即ち音響インピーダンスが小さく、かつ熱伝導率の良好な材料によって形成されている。
【００４６】
つまり、前記バッキング層３５は、前記圧電振動子３１と前記熱伝導板２８との間に配置されることになるから、熱伝導板２８による放熱効果を効果的なものとするために、当該バッキング層３５としては熱伝導率の良好な材料が用いられるのである。
【００４７】
また、バッキング層３５による減衰が生じても前記圧電振動子３１の機械的品質係数Ｑｍを極度に低下させないようにするためには、前記バッキング層３５の音響インピーダンスは前記圧電振動子３１の材料の音響インピーダンスと比較したとき、その差異が大きくなる程好ましい。この場合において、その差異が一桁以上であることがより好ましいが、例えば前記圧電振動子３１の材料の音響インピーダンスに対して１０倍以上の音響インピーダンスを有する材料は現存しない。したがって、必然的に１０分の１（１／１０）の大きさの音響インピーダンスを有する材料が用いられることになる。そして、この場合には、一般に密度が小さく軽量化に寄与するという点においても利点がある。
【００４８】
このように、前記バッキング層３５は圧電振動子３１のダンピング機能を抑制し得るように形成されている。
【００４９】
一方、前記圧電振動子３１には、電気的及び機械的な振動損失の小さいハード系圧電材料が用いられている。このハード系圧電材料は、一般に圧電振動子の機械的品質係数Ｑｍが大きいばかりでなく、発熱の原因となる電気的損失に関係するｔａｎδも小さく、また分極状態の劣化も起こしにくいという特徴を持っている。
【００５０】
上述したようにダンピング機能を抑制する前記バッキング層３５が用いられる本実施形態においては、単一の超音波振動子２４によって超音波診断動作と超音波治療動作とを行ない得るように構成している。
【００５１】
通常の場合、超音波による診断を行なう際には、深さ方向の分解能の高い超音波パルスが必要となるが、超音波パルスはパルスの波数が少ない程、深さ方向の分解能が向上するという傾向がある。そこで、超音波診断を行なう際には、超音波振動子から発生させる超音波パルスは、パルスの波数が少なくパルス幅の短いものであって振幅が大きいものが用いられる。その一方で、超音波による治療を行なう際には、高出力の超音波エネルギーが必要となるが、この超音波エネルギーは、超音波音圧信号を２乗したものを時間積分した値に比例する。つまり、超音波パルスの波数とパルス振幅に比例する。そこで、超音波治療を行なう際には、超音波振動子から発生させる超音波パルスは、パルスの波数が多くパルス幅の長いものであって振幅が大きく減衰しにくいものが用いられる。
【００５２】
また、超音波振動子のバッキング層によって振動が減衰されるとパルス幅が短くなってしまうことから超音波診断動作を行なうのに適した超音波パルスを放射することができても、その同一の超音波振動子を用いて超音波治療動作を行なうのに適した超音波パルスを放射することができなくなってしまう。
【００５３】
したがって、単一の超音波振動子を用いて超音波診断動作と超音波治療動作とを切り換えて行ない得るようにするためには、それぞれの動作形態（動作モード）に適した超音波パルスを放射し得るように構成しなければならない。
【００５４】
そこで、本実施形態においては、超音波振動子２４から生じる振動を減衰するのにバッキング層３５を利用せずに、診断動作に適する超音波パルスと超音波治療動作に適する超音波パルスとを電気的な制御を行なうことによって生成し、これら二種類の超音波パルスを切り換えて適宜放射し得るようにしている。
【００５５】
ここで、前記電気的な制御によって超音波診断動作に適する超音波パルスと超音波治療動作に適する超音波パルスとを切り換える手段について、以下に説明する。
【００５６】
各動作形態時において前記超音波振動子２４から超音波パルスを放射する際の概念を図５と図６とによって説明する。
【００５７】
まず、超音波治療動作時において前記超音波振動子２４から放射する超音波パルスの放射形態を図５に示す。
【００５８】
前記超音波振動子２４の外側面に沿って設けられる前記複数の振動子アレイ２４ａの全配列振動子のうちの一部の領域、例えば図５の符号Ｒで示す領域において連続して配置される一群の前記振動子アレイ２４ａを駆動させる。このとき前記各振動子アレイ２４ａからの超音波は点線矢印Ｃへと放射されるが、これに対して所定の位相差制御を行なって矢印Ｄ方向への超音波放射を行なって電子的に平面波を形成し当該超音波振動子２４に対向する所定の部位の一平面（図５の符号Ｈ）に向けて放射させる。そして、この領域Ｒの一群の前記振動子アレイ２４ａを郡単位で電子的な位相差制御を行なって順次外周円筒に沿う方向に移動させる電子ラジアル走査を行ない得るようになっている。
【００５９】
このように、治療動作時には、連続して配置される一群の前記振動子アレイ２４ａのみを動作させるようにしていることから、超音波振動子２４の発熱や劣化を抑えることができると共に、信号処理量も少なくなるので信号処理を行なう制御回路５０（後述する）の負担も軽減できるという利点がある。
【００６０】
また、超音波診断動作時において前記超音波振動子２４から放射する超音波パルスの放射形態を図６に示す。
【００６１】
前記超音波振動子２４の外側面に沿って設けられる前記複数の振動子アレイ２４ａの全配列振動子のうちの一部の領域、例えば図６の符号Ｒ１や符号Ｒ２で示す領域において連続して配置される一群の前記振動子アレイ２４ａを駆動させる。このとき前記各振動子アレイ２４ａからの超音波は点線矢印Ｃへと放射されるが、これに対して所定の電子フォーカスを行なって集束超音波（図６の矢印Ｅ）を形成し当該超音波振動子２４に対向する所定の距離だけ離間した一点、即ち図６の符号Ｆ１又は符号Ｆ２で示す焦点位置に集束放射させる。
【００６２】
そして、この領域Ｒ１又は領域Ｒ２の一群の前記振動子アレイ２４ａを郡単位で電子的な位相差制御を行なって、順次外周円筒に沿う方向に移動させる電子ラジアル走査を行ない得るようになっている。これにより、図６の符号Ｆで示す二点鎖線上（つまり各時点での焦点Ｆ１・Ｆ２・……を繋いだ線）を当該超音波振動子２４の周囲角度３６０度にわたってラジアル走査が行なわれることになる。
【００６３】
次に、本実施形態の前記超音波診断治療装置１において、前記超音波振動子２４を電子的に駆動制御する超音波制御ユニット５の概略構成を示す図７のブロック構成図を用いて以下に説明する。
【００６４】
前記超音波制御ユニット５は、上述したように前記超音波振動子２４を駆動させて診断用の超音波パルスの送受信制御や治療用の超音波パルスの放射制御を行なったり、前記超音波振動子２４から伝送される電気信号を受信して各種の信号処理を行なって超音波断層画像を所定の表示装置６に表示するための映像信号を生成する等の各種の制御処理を行なうものである。
【００６５】
即ち、前記超音波制御ユニット５は、図７に示すようにこの超音波制御ユニット５の内部回路全体を電気的に制御するホストコンピュータからなる制御手段である制御回路５０と、超音波パルスの送信モードと受信モードとを切り換える送受信切換スイッチ５１と、前記超音波振動子２４を駆動させるための超音波駆動信号を送信出力する送信手段であるパルサー５２と、このパルサー５２から前記超音波振動子２４に向けて送信出力される超音波駆動信号の制御を行なう駆動制御信号であるダイナミックダンピング用信号（以下、ＤＤ用信号と略記する）を発生させる駆動制御信号発生手段であるＤＤ用信号発生器５３と、送信レベル調整手段５４と、送信焦点遅延手段５５と、送信シーケンス制御手段５６と、前記超音波振動子２４からのエコー信号を受信する受信器（レシーバ）５７と、受信パルス加算器５８と、受信焦点遅延手段５９と、包絡線検波器６０と、対数圧縮器６１と、走査変換器６２等によって構成されている。
【００６６】
前記ＤＤ用信号発生器５３から発生されるＤＤ用信号は、当該超音波診断治療装置１を超音波診断モード（以下、単に診断モードと略記する）で動作させる場合において、前記パルサー５２から出力される超音波パルスが短いパルス幅でかつ減衰が大きくなるように、即ち超音波振動子２４の圧電振動子３１の振動の尾曳き部を減衰させるための駆動制御信号である。したがって、本実施形態においては、診断モード時には前記ＤＤ用信号発生器５３を動作させて前記駆動制御信号を発生させる一方、超音波治療モード（以下、単に治療モードと略記する）時にはこれを動作させず前記駆動制御信号を発生させないように制御回路５０による制御がなされている。
【００６７】
つまり、前記ＤＤ用信号発生器５３を動作させない治療モード時には、前記パルサー５２からは減衰が小さく超音波パルスの尾曳き部が長い、即ち出力の大きな超音波パルスが出力されることによって、前記超音波振動子２４からは高出力の治療モードに適した超音波が放射されることになる。また、ＤＤ用信号発生器５３を動作させる診断モード時には、当該ＤＤ用信号発生器５３から発生する信号が前記パルサー５２からの出力信号に対して位相差をもって加算される処理、即ち前記超音波振動子２４（の前記圧電振動子３１）の振動を電気的な制御によって尾曳き部を減衰させる制御処理が施されることにより、パルサー５２からはパルス幅が短い診断に適した超音波パルスが出力される。これにより、前記超音波振動子２４からは診断モードに適した超音波が放射されることになる。
【００６８】
ここで、前記ＤＤ用信号発生器５３から発生されるＤＤ用信号（駆動制御信号）と治療用超音波信号、即ち尾曳き部が減衰していない信号とからＤＤ用信号、即ち尾曳き部のない超音波パルスを形成する原理について、図８と図９とを用いて以下に説明する。
【００６９】
上述したように、本実施形態においては、前記超音波振動子２４の前記圧電振動子３１の振動を減衰させるのにバッキング層３５によらず、電気的な制御処理によって行なうようにしている。
【００７０】
前記超音波振動子２４は、通常の状態においては治療モードに適した振動が行われるようになっている。つまり、この場合においては、前記ＤＤ用信号発生器５３が作動しない状態にあって、前記パルサー５２からは図８（Ｂ）又は図９（Ｂ）に示す最大振幅Ａｍｐ１のパルス（以下、Ａｍｐ１という）が前記超音波振動子２４へと出力され印加される。このＡｍｐ１のパルスは、パルス幅が長く深さ方向の分解能は低いものである。したがって、これによって発生する前記圧電振動子３１の振動は治療モードに適した振動であって、診断モードとしては不適なものである。
【００７１】
そこで、診断モードで動作させるときには、電気的な制御処理によって前記圧電振動子３１の振動を減衰させるようにすればよい。
【００７２】
そのために、診断モード時には、まず前記ＤＤ用信号発生器５３から図８（Ａ）又は図９（Ａ）のいずれかに示す形態の所定の駆動制御信号であるＤＤ用信号を発生させる。
【００７３】
この図８（Ａ）に示す形態のＤＤ用信号は立ち上がり時間と立ち下がり時間とが異なる台形波形であって、立ち上がり時間が短くかつ立ち下がり時間が長くなるように設定されている。また、図９（Ａ）に示す形態のＤＤ用信号は、極性が異なりかつ波高値の異なる二つのパルス（ダブルパルス）からなるバイポーラダブル矩形パルスである。換言すれば、正極性及び負極性を有する一対の信号であって、後続の第二パルスの波高値は先行の第一パルスの波高値に対して小さく設定されており、かつ前記第一パルスと前記第二パルスとの各発生時期の時間差は、超音波の周波数の逆数の二分の一（１／２）の偶数倍となるように設定されるバイポーラ又ユニポーラのダブルパルスとなっている。
【００７４】
一般に圧電振動子３１の振動は印加する電圧変化に対応して発生するようになっている。したがって、図８と図９とに示す時間Ｔ１の時点（ＤＤ用信号の起動時点）で発生する超音波パルスによる振動は図８（Ｂ）又は図９（Ｂ）で示すＡｍｐ１のパルスである。一方、図８と図９とに示す時間Ｔ２の時点（ＤＤ用信号の終息部）で発生する超音波パルスによる振動は図８（Ｃ）又は図９（Ｃ）で示す最大波形Ａｍｐ２のパルスである。
【００７５】
この二つの信号波形、即ちＡｍｐ１とＡｍｐ２とは、相似形のパルス波形（略同形状のパルス波形）であって位相が反転している関係にあり、かつその振幅は異なるように設定されている。この場合において、両パルスの最大振幅は、Ａｍｐ１＞Ａｍｐ２の関係となっている。
【００７６】
この二つの信号波形、即ちＡｍｐ１とＡｍｐ２とを、時間差Ｔ２−Ｔ１で重ね合わせる信号処理を行なう。ここで、前記時間差Ｔ２−Ｔ１は、超音波の周波数の逆数の二分の一（１／２）の偶数倍となるように設定されている。
【００７７】
前記ＤＤ用信号が台形波形の場合（図８；第一例）には相対的な傾きを、ＤＤ用信号がダブルバイポーラ矩形パルスの場合（図９；第二例）には各パルスの相対的な波高値を、それぞれ制御することによってパルス幅の短い超音波パルス、即ち図８（Ｄ）又は図９（Ｄ）に示すＡｍｐ１ａが得られる。したがって、このＡｍｐ１ａのパルス信号が前記圧電振動子３１へと出力され印加されると、当該圧電振動子３１は診断モードに適した振動が発生する。
【００７８】
なお、上述の説明では駆動制御信号であるＤＤ用信号の形態としては、図８（Ａ）に示す台形波形（第一例）と図９（Ａ）に示すダブルバイポーラ矩形パルス（第二例）との二つの形態について例示しているが、この他の形態として、例えばＤＤ用信号発生器５３は、同じ極性を有する一対の信号であって、後続の第二パルスの波高値が先行の第一パルスの波高値に対して小さく設定され、かつ前記第一パルスと前記第二パルスとの各発生時期の時間差は、超音波の周波数の逆数の奇数倍のダブルユニポーラ矩形パルスとしてもよい。これを用いる場合の加算処理についての図示及びその詳細な説明は省略するが、その制御処理は上述の第二例（図９）と略同様である。
【００７９】
このように、ＤＤ用信号発生器５３を動作させたときに発生する駆動制御信号であるＤＤ用信号に基づいてパルサー５２による信号制御処理を行なうことによって、治療モード時に適した超音波パルスを診断モード時に適した超音波パルスに変換し出力し得るように構成されている。この超音波パルスの変換処理がダイナミックダンピングと称する処理である。
【００８０】
図７に戻って、前記送信レベル調整手段５４は、診断モード時と治療モード時とで異なる送信信号の送信レベルの調整制御を行なうものである。
【００８１】
また、前記送信焦点遅延手段５５は、送信信号と受信信号の遅延時間の設定制御や、診断モード時における超音波パルスの集束の遅延時間制御及び治療モード時における超音波パルスの平面波又は集束の遅延時間制御等を行なうものである。ここで設定される遅延時間に基づいて前記送受信切換スイッチ５１の切換制御がなされるようになっている。
【００８２】
以上のように構成される本実施形態の超音波診断治療装置１における作用を、図１０〜図１３を用いて以下に説明する。
【００８３】
本実施形態の超音波診断治療装置１において、超音波診断動作及び超音波治療動作を行なうには、まず、図１に示す状態となるように各構成機器の設定を行なった後、前記内視鏡装置７の前記内視鏡８の前記挿入部１２を被検者の体腔内へと挿入する。そして、前記挿入部１２の先端部を診断及び治療を所望する所定の位置に配置する。
【００８４】
ここで、前記内視鏡装置７の前記内視鏡８の前記操作部１３に設けられる前記処置具挿入口１９から前記超音波観察装置２の前記超音波プローブ３の前記プローブ挿入管３ａを挿入する。すると、当該プローブ挿入管３ａの先端部分は、前記内視鏡８の前記挿入部１２の先端部の前記鉗子出口１６ｃから突出する状態になる。これによりプローブ挿入管３ａの先端部分は、被検者の体腔内に挿入される状態となる。そして、前記内視鏡８による光学的観察下にて、前記プローブ挿入管３ａの先端部分を観察及び治療を所望する部位、即ち病変部又は観察対象物等の近傍に配置する。このようにして、本超音波診断治療装置１を用いて超音波による診断及び治療動作を行ない得る状態となる。この状態が図１０に示す状態である。
【００８５】
この状態において、まず、診断モードによるラジアル走査を行なう（図１２のステップＳ１）。これにより、前記超音波振動子２４が電子式ラジアル走査で動作して、超音波断層画像が表示装置６の表示部６ａ（図１１参照）に表示される。この超音波断層画像を観察しながら、治療を要する異常組識等、即ち治療対象部位４３を検出する。この処理ステップが超音波診断モードである。
【００８６】
この超音波診断モードでは、前記超音波振動子２４のうち図１１に示す矢印Ｃ１で示す範囲内の一群の前記振動子アレイ２４ａを郡単位で駆動して図１１の矢印Ｅで示す集束超音波による電子的な位相差制御を行なって電子式ラジアル走査を行なう。これにより得られる超音波断層画像は図１１に示すような形態である。
【００８７】
また、この超音波診断モード時に前記超音波振動子２４から放射される超音波パルスの波形は、図１３の符号Ｓ１で示す範囲内に示される形態となっている。この波形を有するパルスが所定の間隔を持って繰り返し時間［ｔｄ］で連続的に発生している。このパルスの繰り返し時間［ｔｄ］毎に発生するパルスは、超音波診断を行なうのに適した信号であってパルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルスとなっている。
【００８８】
このような超音波診断モードを動作させることにより、治療を要する治療対象部位４３が検出されたら（図１２のステップＳ２）、次に、治療用超音波を送信放射すべき方向を決定し（図１２のステップＳ３）、診断モードによる部分ラジアル走査を行なう範囲を設定する（図１２のステップＳ４）。この場合において、上述のステップＳ３にて治療用超音波の送信放射すべき方向として設定するのは、上述のステップＳ２で検出した治療対象部位４３を含む所定の方向である。また、上述のステップＳ４にて部分ラジアル走査を行なう範囲とは、治療対象部位４３を含む所定の範囲、即ち図１１の矢印Ｃ２で示される範囲内である。
【００８９】
次いで、治療対象部位４３の方向の所定範囲（Ｃ２）に対して高出力超音波の送信放射を行なう（図１２のステップＳ５）。つまり、上述のステップＳ２にて検出した異常組識（治療対象部位４３）の存在する部位を含む所定範囲（Ｃ２）に向けて高出力の超音波を送信放射する。この処理ステップが超音波治療動作（治療モード）である。なお、この超音波治療動作（治療モード）時に前記超音波振動子２４から放射される超音波パルスの波形は、図１３の符号Ｔで示す範囲内に示される形態となっている。このパルス波形を有する超音波信号が繰り返し時間［ｔｔｈ］で連続的に発生している。このパルス繰り返し時間［ｔｔｈ］毎に発生するパルスは、超音波治療を行なうのに適した信号であって減衰が小さく出力の大きな超音波パルスとなっている。
【００９０】
その後、上述の治療モードにて治療を施した部位における治療効果を観察するための治療効果診断の処理が行なわれる（図１２のステップＳ６）。この治療効果診断の処理は上述のステップＳ１における診断モードによるラジアル走査と同様の動作又は上述のステップＳ４で設定した部分ラジアル走査範囲を操作する動作である。なお、この超音波診断動作（診断モード）時に前記超音波振動子２４から放射される超音波パルスの波形は、図１３の符号Ｓ２で示す範囲内に示される形態となっている。この波形を有するパルスが所定の間隔を持って繰り返し時間［ｔｄ］で連続的に発生している。このパルスの繰り返し時間［ｔｄ］毎に発生するパルスは、超音波診断を行なうのに適した信号であってパルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルスとなっている。
【００９１】
そして、この治療効果診断の処理（ステップＳ６）において、治療の効果が確認できたら一連の処理を終了する。また、治療の効果が確認できず、さらなる治療動作が必要であると判断された場合には、上述のステップＳ５の処理に戻り、再度治療モードによる動作を実施する。
【００９２】
なお、上述の例では、診断及び治療の手順として、まず治療部位の検出のための診断モードＳ１を実施して治療対象部位４３を検出した後、治療モードＴを実施し、その後、治療効果確認のための診断モードＳ２を実施するようにしている。
【００９３】
しかし、診断及び治療の手順としては、これのほかにも、例えば次に示すようにすることもできる。即ち、本実施形態においては、前記単一の超音波振動子２４によって超音波治療動作を行なう機能と超音波診断動作を行なう機能とを兼ね備えて構成している。この場合において、治療モードに適する超音波パルスと診断モードに適する超音波パルスとは、電気的な制御を行なうことによって生成され、これら二種類の超音波パルスは時分割で切り換えられて適宜送受信されるようになっている。そこで、図１４に示すような形態で動作させる制御も考えられる。
【００９４】
即ち、上述の例と同様に、まず治療部位の検出のための診断モードＳ１を実施して治療対象部位４３を検出する。その後、診断治療モードＳＴを実施する。この診断治療モードＳＴでは、治療モードに適する超音波パルスと診断モードに適する超音波パルスとが所定の間隔を持って交互に発生している。これによって、治療動作を行ないつつ、同時に観察を行なうことができるようになる。
【００９５】
なお、診断治療モードＳＴにおける超音波パルスの発生の時期（タイミング）については、上述の図１４に示す例のように、治療モードに適する超音波パルスと診断モードに適する超音波パルスとを１パルス毎に交互に発生させるほか、図示は省略するが、例えば治療用の超音波パルスを所定の間隔で２パルス発生させた後（治療）、所定の間隔を置いて診断用の超音波パルスを１パルス発生させるようにし、この３つのパルスの発生を１サイクルとして繰り返す等、様々な組み合わせが考えられる。このような手順の切り換えは、制御回路５０による制御を切り換えることで容易に実現することができる。
【００９６】
また、ここで、診断用と治療用との二種の超音波パルスを時分割で発生させる際の時間比率は、前記制御回路５０による制御処理によって設定される。この場合において、時分割の時間比率＝ｄとし、出力の大きな超音波パルスを送信する時間＝［ｔｔｈ］ｄ、パルス幅が短く減衰の大きな超音波パルスを送信する時間＝［ｔｄ］ｄとして、
ｄ＝［ｔｔｈ］ｄ／（［ｔｔｈ］ｄ＋［ｔｄ］ｄ）
であるとしたときに、
超音波診断モードにおいてはｄ＝０と、超音波治療モードにおいてはｄ＝０．５〜１．０と、治療効果を確認するための超音波診断モードにおいてはｄ＝０となるように設定するのが好ましい。
【００９７】
本実施形態において、超音波診断モードでは、得られる超音波断層画像の分解能を確保するためにパルス幅が短く減衰の大きな超音波パルスのみを送受信することが必要である。その一方、超音波治療モードでは、振幅が大きく減衰が小さい超音波パルスを送信することが必要である。
【００９８】
また、治療動作を実施している最中においても、治療対象の変性状況等を診断し得るように、診断を行なうのに適した超音波パルスを時分割で混合して送受信するようにしている。
【００９９】
この場合において、時分割比率ｄ＝１．０の設定は、治療を行なうのに適した超音波パルスの送信のみを行なう設定である。
【０１００】
この設定は、治療直後に診断モードを実行する場合の例である。つまり、治療モードで動作させ治療動作を行なった直後に、治療効果の診断を行なって、その治療前後のデータを比較して得られる差異によって、当該治療対象となる生体組識の超音波照射による変性の程度を評価する（図１３参照）。
【０１０１】
一方、時分割比率ｄ＝０．５の設定は、治療を行なうのに適した超音波パルスの送信時間と診断に適した超音波パルスの送受信の時間が等時間に設定される場合である。この場合には、治療対象となる生体組識の超音波照射による変性の状況を治療動作を行ないつつ同時にかつ連続的に診断することができることになる（図１４参照）。そして、この場合においては、例えば超音波照射の時間的な終点の最適化を診断画像の輝度を観察しつつ任意に決定することができるようになる。
【０１０２】
なお、時分割比率ｄ＜０．５の設定とした時には、治療を行なうのに適する超音波を放射する時間が長く、治療動作にかかる時間が長くなってしまうことになるので、好ましい設定ではないが、治療対象によっては適宜用いることも可能な設定である。
【０１０３】
ところで、時分割比率ｄの設定が同じ場合においても、それぞれの超音波パルスの時間軸に対する配列の仕方には多様性が生じる。
【０１０４】
例えばｄ＝０．５に設定したときには、一定の時間内において前半部分で連続的に治療を行なうのに適した超音波パルスの送信を行ない、後半部分で連続的に診断に適した超音波パルスの送受信を行なうといったように、各超音波パルスを時間軸上で配列することが可能である。また、治療に適する超音波パルスと診断に適する超音波パルスとを時間的に交互に又は間歇的に配列させることも可能である。
【０１０５】
したがって、治療を行なうのに適した超音波パルスの放射の終了地点を確実に設定することが要求される場合には、後者の配列（図１４参照）のような形態とすることが好ましい。
【０１０６】
以上説明したように、上記一実施形態の前記超音波診断治療装置１においては、前記単一の超音波振動子２４を用いて構成しながら、この超音波振動子２４は、超音波パルスを放射してそのエネルギーで体腔内の生体組識の治療を行なう機能（治療モード）と、その治療動作の前後や治療最中において治療対象の生体組識の超音波診断を行なう機能（診断モード）とを兼ね備えて構成されている。
【０１０７】
したがって、診断機能と治療機能とを兼ね備えた前記単一の超音波振動子２４を前記超音波プローブ３に配設することで硬質長の短縮化及び細径化を実現することができるので、細い管腔等に対しても前記超音波プローブ３を容易に挿入させることができる。
【０１０８】
また、前記単一の超音波振動子２４による超音波診断機能によって、治療対象の生体組識の位置や状態を確認し、その目的部位に対して治療用超音波を放射して治療を行なうことができる。このとき、同時に診断をも行なうこともできる。さらに、その治療後にも当該治療部位の確認のために診断を行なうことができる。このことから、体腔内の目的部位に対して確実な治療を施すことができるだけでなく、当該治療によって目的部位における対象の生体組識に生じる変性の様子や治療効果を観察し診断することが容易にできる。
【０１０９】
また、前記超音波振動子２４は、アレイ型圧電振動子３１等からなる複数の振動子アレイ（超音波振動子素片）２４ａを外周円筒に沿って周回するように配列して電子ラジアル走査を行ない得るように構成したので、当該超音波振動子２４の周囲角度３６０度にわたってラジアル走査を行なうことができる。したがって、プローブ挿入管３ａを体外から操作する等の作業を不要としながら、確実に体腔内の目的部位の診断及び治療を行なうことができるようになる。つまり、前記超音波プローブ３の挿入方向の軸回りにおける観察範囲を大きくし、より広い範囲を確実に走査することができるようになる。
【０１１０】
［付記］
前記発明の実施形態により、以下のような構成の発明を得ることができる。
【０１１１】
（１）体腔内に挿入して超音波を照射し生体組織の治療を行なう単一のアレイ型圧電振動子からなる超音波振動子を先端部に備えた超音波プローブと、
超音波治療に適する駆動信号と超音波診断に適する駆動信号との異なる駆動信号により前記超音波振動子の駆動制御を行なう超音波制御ユニットと、
を具備し、
前記超音波制御ユニットは、超音波治療に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波治療モードと、超音波診断に適する駆動信号によって前記超音波振動子を駆動する超音波診断モードとを切り換える得るように構成されている超音波診断治療装置。
【０１１２】
（２）付記（１）に記載の超音波診断治療装置において、
前記超音波振動子は、圧電振動子と音響整合層とバッキング層とからなる超音波振動子素片を外周円筒部に沿って周回するように配列されている。
【０１１３】
（３）付記（２）に記載の超音波診断治療装置において、
超音波診断を行なう動作形態（診断モード）では、パルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルスを送信し、超音波治療を行なう動作形態（治療モード）では、減衰が小さく出力の大きな超音波を送信する送信手段（パルサー）を、さらに備えて構成されている。
【０１１４】
（４）付記（２）に記載の超音波診断治療装置において、
まず、前記超音波振動子を電子式ラジアル走査にて動作させて異常組識を検出する超音波診断動作を行ない、
次いで、前記超音波診断動作にて検出された異常組識の存在する部位の近傍にのみ大出力の超音波を送信する超音波治療動作を行ない、
その後、前記超音波治療動作にて治療を施した部位の治療効果を観察するための超音波診断動作を行なう一連の制御処理を実行する制御手段を有してなる。
【０１１５】
（５）付記（４）に記載の超音波診断治療装置において、
前記制御手段は、前記単一の超音波振動子を駆動制御することにより超音波診断動作を行ないつつ、これと同時に超音波治療動作を行なう制御処理を実行する。
【０１１６】
（６）付記（５）に記載の超音波診断治療装置において、
前記制御手段は、減衰が小さく出力の大きな超音波パルスとパルス幅が短く減衰の大きな超音波パルスとを時分割で送信する制御処理を実行する。
【０１１７】
（７）付記（６）に記載の超音波診断治療装置において、
前記制御手段による前記時分割の時間比率＝ｄとし、
ｄ＝出力の大きな超音波パルスを送信する時間／（出力の大きな超音波パルスを送信する時間＋パルス幅が短く減衰の大きな超音波パルスを送信する時間）
であるとしたとき、
超音波診断モードにおいてはｄ＝０と、
超音波治療モードにおいてはｄ＝０．５〜１．０と、
治療効果を確認する超音波診断モードにおいてはｄ＝０と、
なるように設定されている。
【０１１８】
（８）付記（７）に記載の超音波診断治療装置において、
前記時分割の時間比率ｄ＝０．５〜１．０であり、かつ出力の大きな超音波パルスの送信と減衰の大きな超音波パルスの送信とを交互にあるいは間歇的に行なうように設定されている。
【０１１９】
（９）付記（２）に記載の超音波診断治療装置において、
前記圧電振動子は、電気的及び機械的な振動損失の小さいハード系圧電材料によって形成されている。
【０１２０】
（１０）付記（２）に記載の超音波診断治療装置において、
前記バッキング層は、超音波の減衰が小さく熱伝導率の良好な材料によって形成されている。
【０１２１】
（１１）付記（１）に記載の超音波診断治療装置において、
前記超音波振動子は、超音波治療モードで動作させている時に生じる当該超音波振動子の発熱を抑圧する発熱抑圧手段を備えて形成されている。
【０１２２】
（１２）付記（１１）に記載の超音波診断治療装置において、
前記発熱抑圧手段は、前記超音波振動子の外周円筒部における中心軸周りに配設される管状部材である。
【０１２３】
（１３）付記（３）に記載の超音波診断治療装置において、
前記送信手段（パルサー）から送信される超音波パルスであって、パルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルス（超音波診断を行なうのに適した信号）を生成するための駆動制御信号を発生させる駆動制御信号発生手段（ＤＤ用信号発生器）を備えて構成されている。
【０１２４】
（１４）付記（１３）に記載の超音波診断治療装置において、
前記送信手段は、減衰が小さく出力の大きな超音波パルス（超音波治療を行なうのに適した信号）に対して、前記駆動制御信号発生手段からの駆動制御信号によって生じる超音波パルスを加算処理することで、パルス幅が短くかつ減衰の大きな超音波パルス（超音波診断を行なうのに適した信号）を生成する。
【０１２５】
（１５）付記（１４）に記載の超音波診断治療装置において、
前記駆動制御信号発生手段からの駆動制御信号によって生じる超音波パルスは、減衰が小さく出力の大きな超音波パルスと略同形状のパルス波形であって振幅は小さく抑圧され、かつ反転させた形態の超音波パルスである。
【０１２６】
（１６）付記（１３）に記載の超音波診断治療装置において、
前記駆動制御信号発生手段は、起動速度が急激に昇圧されかつ終息速度が緩慢に降圧されるように設定される駆動制御信号を出力する（図８の台形波形参照）。
【０１２７】
（１７）付記（１３）に記載の超音波診断治療装置において、
前記駆動制御信号発生手段は、正極性及び負極性を有する一対の信号であって、後続の第二パルスの波高値は先行の第一パルスの波高値に対して小さく設定され、かつ前記第一パルスと前記第二パルスとの各発生時期の時間差は、超音波の周波数の逆数の二分の一（１／２）の偶数倍であるバイポーラ又ユニポーラのダブルパルスを駆動制御信号として出力する（図９参照）。
【０１２８】
（１８）付記（１３）に記載の超音波診断治療装置において、
前記駆動制御信号発生手段は、正極性及び負極性を有する一対の信号であって、負極性の超音波パルスの波高値は正極性の超音波パルスの波高値に対して小さく設定され、かつ前記第一パルスと前記第二パルスとの各発生時期の時間差は、超音波の周波数の逆数の二分の一（１／２）の偶数倍であるバイポーラ又ユニポーラのダブルパルスを駆動制御信号として出力する。
【０１２９】
（１９）付記（１３）に記載の超音波診断治療装置において、
前記駆動制御信号発生手段は、同じ極性を有する一対の信号であって、後続の第二パルスの波高値が先行の第一パルスの波高値に対して小さく設定され、かつ前記第一パルスと前記第二パルスとの各発生時期の時間差は、超音波の周波数の逆数の奇数倍のパルスを駆動制御信号として出力する。
【０１３０】
（２０）付記（４）に記載の超音波診断治療装置において、
前記制御手段は、異常組識を検出するための前記超音波診断動作を行なうのに際して、全配列振動子のうちの一部であって連続して配置される一群の圧電振動子を用いて集束超音波を放射して、当該一群の圧電振動子を群単位で外周円筒部に沿うように電子式ラジアル走査処理を実行する。
【０１３１】
（２１）付記（１）に記載の超音波診断治療装置において、
超音波診断モードでは、電子フォーカスしながら電子ラジアル走査を行ない、超音波治療モードでは、電気的平面波形成又は電子フォーカスしながら電子ラジアル走査を行なう。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の一実施形態の超音波診断治療装置の全体的な構成を示す概略構成図。
【図２】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部近傍を拡大しその内部構成を概略的に示す要部拡大構成図。
【図３】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部に内蔵される超音波振動子を取り出してその概略構成を示す要部概略斜視図。
【図４】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部に内蔵される超音波振動子を取り出してその概略構成を示す要部概略断面図。
【図５】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部の超音波振動子から放射される超音波パルスの形態のうち超音波による治療動作時の超音波パルスを概念的に示す図。
【図６】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波プローブの先端部の超音波振動子から放射される超音波パルスの形態のうち超音波による診断動作時の超音波パルスを概念的に示す図。
【図７】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波制御ユニットの概略構成を示すブロック構成図。
【図８】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波制御ユニットのダイナミックダンピング用信号発生器から発生されるダイナミックダンピング用信号（駆動制御信号）とパルサーからの出力信号とを加算処理して診断モード時に適した超音波パルスを生成する際の動作を説明する図（第一例）。
【図９】図１の超音波診断治療装置における超音波観察装置の超音波制御ユニットのダイナミックダンピング用信号発生器から発生されるダイナミックダンピング用信号（駆動制御信号）とパルサーからの出力信号とを加算処理して診断モード時に適した超音波パルスを生成する際の動作を説明する図（第二例）。
【図１０】図１の超音波診断治療装置の作用を説明する図であって、超音波プローブを体腔内に挿入した場合における先端部を示す図。
【図１１】図１０の超音波プローブによって得られる超音波断層画像を表示する表示装置を示す図。
【図１２】図１の超音波診断治療装置によって行なわれる診断治療動作の手順の概略を示す流れ図。
【図１３】図１の超音波診断治療装置による診断治療動作時において超音波振動子から放射される超音波パルスの状態を模式化して示す図。
【図１４】図１の超音波診断治療装置による診断治療動作時において超音波振動子から放射される超音波パルスの別の状態を模式化して示す図。
【図１５】従来の超音波プローブを有する超音波診断治療装置における超音波プローブの先端部近傍を示す構成図。
【符号の説明】
【０１３３】
１……超音波診断治療装置
２……超音波観察装置
３……超音波プローブ
３ａ……プローブ挿入管
３ｄ……先端部
４……接続ユニット
５……超音波制御ユニット
６……表示装置
７……内視鏡装置
８……電子内視鏡
９……光源装置
１０……ビデオプロセッサ
１１……内視鏡画像表示装置
１２……挿入部
１３……操作部
１４……ユニバーサルコード
１６ｃ……鉗子出口
１９……処置具挿入口
２４……超音波振動子
２４ａ……振動子アレイ
２８……熱伝導板（発熱抑圧手段；管状部材）
２９……冷却兼音響伝達媒体
３１……アレイ型圧電振動子
３５……バッキング層
５０……制御回路（制御手段）
５２……パルサー（送信手段）
５３……ダイナミックダンピング用信号発生器（ＤＤ用信号発生器；駆動制御信号発生手段）
１２１……挿入部（従来例）
１２２……先端部（従来例）
１５０……治療用超音波振動子（従来例）
１５１……観測用超音波振動子（従来例）
１５４……電子ラジアルアレイ型超音波振動子（従来例）
１６１……治療用集束超音波パルス（従来例）
代理人弁理士伊藤進
【図１】
2005124920.tif 000003
【図２】
2005124920.tif 000004
【図３】
2005124920.tif 000005
【図４】
2005124920.tif 000006
【図５】
2005124920.tif 000007
【図６】
2005124920.tif 000008
【図７】
2005124920.tif 000009
【図８】
2005124920.tif 000010
【図９】
2005124920.tif 000011
【図１０】
2005124920.tif 000012
【図１１】
2005124920.tif 000013
【図１２】
2005124920.tif 000014
【図１３】
2005124920.tif 000015
【図１４】
2005124920.tif 000016
【図１５】
2005124920.tif 000017