JP5893502B2 - 超音波観測装置および超音波観測装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の静電容量型の超音波エレメントが列設された電子走査型の超音波ユニットが挿入部の先端部に配設された超音波内視鏡と接続される超音波観測装置および前記超音波観測装置の作動方法に関する。

発生した超音波を体内に照射し、その反射波を受信することで、体内の状態を画像化して診断する超音波診断法が普及している。例えば、超音波内視鏡システムは、超音波内視鏡と超音波観測装置とから構成されている。超音波内視鏡は、体内に導入される挿入部の先端部に超音波を送受信する超音波ユニット（以下、「ＵＳユニット」ともいう）が配設されている。ＵＳユニットの超音波振動子は電気信号（送信信号）を超音波に変換し、また体内で反射した超音波を受信して電気信号（受信信号）に変換する機能を有する。

超音波振動子には、環境負荷が大きいおそれのある鉛を含むセラミック圧電材、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等が主に使用されている。これに対して、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造される、材料に鉛を含まない静電容量型超音波振動子（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer；以下、「ｃ−ＭＵＴ」という）の開発が進んでいる。

ｃ−ＭＵＴは、上部電極と下部電極とが空洞部（キャビティ）を介して対向配置した超音波セル（以下、「ＵＳセル」ともいう）を基本素子とする。ＵＳセルでは、キャビティの上側の上部電極を含むメンブレンが振動部を構成している。そして、上部電極／下部電極が配線部により互いに接続された複数のＵＳセルが、送受信の基本単位である超音波エレメント（以下、「ＵＳエレメント」ともいう）を構成している。

ＵＳセルは、下部電極と上部電極との間に電圧を印加することで、静電力により上部電極を含むメンブレンを振動して超音波を発生する。また外部からメンブレンに超音波が入射すると両電極の間隔が変化するため、静電容量の変化から超音波を電気信号に変換する。

米国特許第６７９５３７４号明細書には、送受信効率の向上のために、ｃ−ＭＵＴ型の超音波エレメントに送信時と受信時とで異なるＤＣバイアス電圧を印加する制御方法が開示されている。

しかし、上記制御方法では、１つのＵＳセルで送受信を行っているため、送信後にＤＣバイアス電圧を、送信用から受信用に、素早く変化させる必要がある。すると、メンブレンが振動して、不要な超音波が発生したり、受信信号にノイズが発生したりする。また近接するＵＳエレメントの間でクロストークが発生する。このため、送信時と受信時とで異なるＤＣバイアス電圧を印加する超音波観測装置では、鮮明な画像の取得が容易ではないおそれがあった。

一方、特表２００５−５１０２６４号公報（米国特許第６５８５６５３号明細書）には、送信専用のＵＳセルと受信専用のＵＳセルとを有するｃ−ＭＵＴが開示されている。

ＵＳセルを送信専用と受信専用とに分割したＵＳエレメントを有するＵＳユニットでは、ＤＣバイアス電圧を切り替える必要はない。しかし、送受信する超音波の密度は、通常のＵＳエレメントの半分になる。また送信専用セルと受信専用セルとの配置によってはクロストークが発生する。このため、やはり鮮明な画像の取得が容易ではないおそれがあった。

米国特許第６７９５３７４号明細書 特表２００５−５１０２６４号公報（米国特許第６５８５６５３号明細書）

本発明の実施形態は、鮮明な画像が取得できる超音波観測装置および超音波観測装置の作動方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の超音波観測装置は、複数の静電容量型の超音波エレメントが列設された超音波ユニットが挿入部の先端部に列設された超音波内視鏡と接続される超音波観測装置であって、前記複数の超音波エレメントのうちの少なくとも１つである送信用エレメントから送信される超音波に変換される送信信号を発生する送信部と、前記送信用エレメントから送信された超音波の反射波が電気信号に変換された受信信号を処理する受信部と、前記送信用エレメントから送信された超音波の反射波は、前記送信用エレメントでは受信されず、前記送信用エレメントに近接して配置された別の超音波エレメントである受信用エレメントで受信されるように前記送信部または前記受信部と接続される超音波エレメントを切り替える送受信切替部と、前記送信用エレメントに対して、送信用のＤＣバイアス電圧を印加する送信バイアス制御部と、前記受信用エレメントに対して、前記送信用のＤＣバイアス電圧とは異なる、受信用のＤＣバイアス電圧を印加する受信バイアス制御部と、を具備し、前記超音波エレメントに、上部電極がキャビティを介して下部電極と対向配置している複数の超音波セルがマトリックス状に配置されており、幅Ｗ長さＬ（Ｗ＜Ｌ）の矩形の前記エレメントが、長手方向が隣り合うように、前記超音波セルの前記キャビティの直径Ｒの２倍以上の所定の間隔Ｄをおいて列設されている。
別の実施形態の超音波観測装置は、複数の静電容量型の超音波エレメントが列設された超音波ユニットが挿入部の先端部に列設された超音波内視鏡と接続される超音波観測装置であって、前記超音波エレメントから超音波を送信するために、超音波に変換される送信信号を発生する送信部と、前記超音波エレメントで超音波を受信するために、超音波から変換された受信信号を処理する受信部と、前記送信部に設けられ、前記送信部と接続される超音波エレメントに対して送信用のＤＣバイアス電圧を印加する送信バイアス制御部と、前記受信部に設けられ、前記受信部と接続される超音波エレメントに対して前記送信用のＤＣバイアス電圧とは異なる受信用のＤＣバイアス電圧を印加する受信バイアス制御部と、前記超音波エレメントに対して前記送信バイアス制御部が発生する前記送信用のバイアス電圧を印加して送信信号を送信するように前記送信部と接続する状態と、前記超音波エレメントに対して前記受信バイアス制御部が発生する前記受信用のＤＣバイアス電圧を印加して受信信号を受信するように前記受信部と接続する状態と、を切り替える送受信切替部と、を有し、前記超音波エレメントに、上部電極がキャビティを介して下部電極と対向配置している複数の超音波セルがマトリックス状に配置されており、
幅Ｗ長さＬ（Ｗ＜Ｌ）の矩形の前記エレメントが、長手方向が隣り合うように、前記超音波セルの前記キャビティの直径Ｒの２倍以上の所定の間隔Ｄをおいて列設されている。
また、別の実施形態の超音波観測装置の作動方法は、複数の静電容量型の超音波エレメントが列設された超音波ユニットが挿入部の先端部に列設された超音波観測装置の作動方法であって、送受信切替部が、前記複数の超音波エレメントのうちの少なくとも１つである送信用エレメントを、送信用のＤＣバイアス電圧を印加する送信バイアス制御部および前記送信用エレメントから送信される超音波に変換される送信信号を発生する送信部と、接続した後に、前記送受信切替部が、前記送信用エレメントに近接して配置された別の超音波エレメントである受信用エレメントを、前記送信用のＤＣバイアス電圧とは異なる、受信用のＤＣバイアス電圧を印加する受信バイアス制御部および前記送信用エレメントから送信された超音波の反射波が電気信号に変換された受信信号を処理する受信部と、接続し、前記超音波エレメントに、上部電極がキャビティを介して下部電極と対向配置している複数の超音波セルがマトリックス状に配置されており、
幅Ｗ長さＬ（Ｗ＜Ｌ）の矩形の前記エレメントが、長手方向が隣り合うように、前記超音波セルの前記キャビティの直径Ｒの２倍以上の所定の間隔Ｄをおいて列設されている。

本発明の実施形態によれば、鮮明な画像が取得できる超音波観測装置および超音波観測装置の作動方法を提供することができる。

実施形態の超音波観測装置を含む内視鏡システムの外観図である。 実施形態の超音波観測装置と接続される超音波内視鏡の先端部の外観図である。 実施形態の超音波観測装置と接続されるＵＳユニットの外観図である。 実施形態の超音波観測装置と接続されるＵＳエレメントの外観図である。 実施形態の超音波観測装置を含む内視鏡システムの構成図である。 実施形態の超音波観測装置の動作を説明するための図である。 実施形態の超音波観測装置の信号を説明するための図である。 変形例の超音波観測装置の動作を説明するための図である。 変形例の超音波観測装置の動作を説明するための図である。 変形例の超音波観測装置の動作を説明するための図である。 超音波観測装置と接続される変形例のＵＳユニットの構造図である。 超音波観測装置と接続される変形例のＵＳユニットの構造図である。

以下、図面を参照して実施形態の超音波観測装置３について説明する。
＜超音波内視鏡の構成＞
図１に示すように超音波観測装置３は、超音波内視鏡２およびモニタ４とともに超音波内視鏡システム１を構成する。超音波内視鏡２は、体内に挿入される細長の挿入部１１と、挿入部１１の基端に配された操作部１２と、操作部１２の側部から延出したユニバーサルコード１３と、を具備する。

ユニバーサルコード１３の基端部には、光源装置（不図示）に接続されるコネクタ１４Ａが配設されている。コネクタ１４Ａからは、カメラコントロールユニット（不図示）にコネク１５Ａを介して着脱自在に接続されるケーブル１５と、超音波観測装置３にコネクタ１６Ａを介して着脱自在に接続されるケーブル１６と、が延出している。超音波観測装置３にはモニタ４が接続される。

挿入部１１は、先端側から順に、先端部１７と、先端部１７の後端に位置する湾曲部１８と、湾曲部１８の後端に位置して操作部１２に至る細径かつ長尺で可撓性を有する可撓管部１９と、を連設して構成されている。そして、先端部１７の先端側には、超音波送受部である超音波ユニット（ＵＳユニット）３０が配設されている。

操作部１２には、湾曲部１８を所望の方向に湾曲制御するアングルノブ１２Ａと、送気および送水操作を行う送気送水ボタン１２Ｂと、吸引操作を行う吸引ボタン１２Ｃと、体内に導入する処置具の入り口となる処置具挿入口１２Ｄ等と、が配設されている。

そして、図２に示すように、超音波を送受信するＵＳユニット３０が、設けられた先端部１７には、照明光学系を構成する照明用レンズカバー３１と、観察光学系の観察用レンズカバー３２と、吸引口を兼ねる鉗子口３３と、図示しない送気送水ノズルと、が配設されている。

＜超音波ユニットの構成＞
次に、図３、図４および図５を用いて、超音波ユニット３０の構成について説明する。

図３に示すように、超音波ユニット３０は、複数の平面視略矩形の超音波エレメント６０と、複数の超音波エレメント６０が外周面に接合された保持部材２０と、それぞれの超音波エレメント６０と導線８１Ａ、８１Ｂが接続されており信号を伝送するケーブル８０と、を具備する。ＵＳユニット３０では、例えば、直径２ｍｍの円筒の外周面に、短辺が０．１ｍｍ以下の約２００個ＵＳエレメント６０が、長辺が隣り合うように列設されている。

後述するように、超音波ユニット３０は、それぞれの超音波エレメント６０は自らが発生した超音波の反射波は受信せず、他の超音波エレメント６０が発生した超音波の反射波を受信するように制御される。

図４に示すように、超音波を送受信する基本単位である超音波エレメント６０は、第１の主面６０ＳＡと、第１の主面６０ＳＡと対向する第２の主面６０ＳＢと、を有する。そして、超音波エレメント６０の第１の主面６０ＳＡの略中央部には超音波を送受信する送受信部６１が形成されており、第１の主面６０ＳＡの両端部には外部電極６２Ａ、６２Ｂが配設されている。図３に示したように、外部電極６２Ａ、６２Ｂは、それぞれケーブル８０の導線８１Ａ、８１Ｂと接続される。外部電極６２Ａ、６２Ｂはケーブル８０を介して超音波観測装置３の送受信切替部２１と接続されている。

送受信部６１には、複数の静電容量型の超音波セル１０がマトリックス状に配置されている。なお、図４では一部の超音波セル１０のみを模式的に示している。超音波セル１０は、メンブレンを構成する上部電極が、キャビティ（空隙部）を介して下部電極と対向配置している。外部電極６２Ａは複数の超音波セル１０の下部電極の共通電極であり、外部電極６２Ｂは複数の超音波セル１０の上部電極の共通電極である。

一方、図５に示すように、超音波観測装置３は、送受信切替部２１と、バイアス制御部２２と、受信部２３と、送信部２４と、制御部２５とを具備する。後述するように、送受信切替部２１は、超音波ユニット３０の複数の超音波エレメント６０の中から選択された超音波エレメント６０と、送信部２４または受信部２３とを接続する。

バイアス制御部２２は、送信バイアス制御部２２Ａと受信バイアス制御部２２Ｂとからなり、送信用エレメントと受信用エレメントに、異なるＤＣバイアス電圧を印加する。なお、送信バイアス制御部２２Ａと受信バイアス制御部２２Ｂとは、１つのバイアス制御部が時間差で２つの機能を有していてもよい。

受信部２３は、増幅部２３Ａと、ＡＤ変換部２３Ｂと、受信ビームフォーマー生成部２３Ｃと、信号処理部２３Ｄとからなる。モニタ４には、受信部２３で信号処理された超音波画像が表示される。送信部２４は、遅延回路２４Ａと、送信波形生成部２４Ｂとからなる。制御部２５は、超音波観測装置３の制御だけでなく、超音波内視鏡システム１の全体制御を行っても良い。

図３に示したように、ＵＳユニット３０は、円周上に列設されている複数の超音波エレメント６０を用いて３６０度の範囲を走査するラジアル電子走査型ユニットである。すなわち、送受信切替部２１は、送信部２４または受信部２３と接続される超音波エレメントを円周方向に順に切り替えていくことで、３６０度の範囲を走査する。

なお、ＵＳユニット３０は、凸形状の湾曲面に列設されている複数の超音波エレメント６０を用いて所定角度範囲を走査するコンベックス電子走査型ユニットでもよい。

超音波観測装置３は、複数の超音波ビームによって所定の距離を焦点とする走査を行う。すなわち、隣接する複数のＵＳエレメントを、遅延時間を設けて順次駆動することにより、所望の方向に送信される超音波ビーム（音線）が合成される。音線合成には例えば、２個から３６個のＵＳエレメントが用いられる。超音波ビームを、異なる位置に配置された複数のＵＳエレメントを用いて、同時または略同時に送信することにより、合成された超音波ビームが形成される。さらに、超音波ビームの方向を送信タイミングに応じて変化しながら被検体内をラジアル走査する。

送信部２４の送信波形生成部２４Ｂが発生した送信波形信号は、音線を合成するために遅延回路２４Ａにより遅延される。そして送信バイアス制御部２２Ａにより所定の送信用バイアス電圧が印加された送信波形信号が、送受信切替部２１により選択された送信用ＵＳエレメントに印加される。

一方、送受信切替部２１により選択された受信用ＵＳエレメントには、受信バイアス制御部２２Ｂにより所定の受信用バイアス電圧が印加される。受信感度を向上するために、受信用バイアス電圧は送信用バイアス電圧よりも高く設定されている。受信信号は受信部２３の増幅部２３Ａで増幅され、ＡＤ変換部２３Ｂでデジタル信号に変換される。受信ビームフォーマー生成部２３Ｃは、複数の超音波エレメント６０の受信信号をもとに合成信号を生成し、信号処理部２３Ｄは合成信号を処理して超音波画像を作成する。

次に、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を用いて、超音波観測装置３の動作について、詳細に説明する。なお、ここでは、説明を簡単にするため、１個のＵＳエレメントが送信した超音波の反射波を他の１個のＵＳエレメントが受信するシングルビームについて説明する。位相の異なるシングルビーム（音線）を連続して送受信することで所定の位置に焦点のある合成音線が形成される。

図６（Ａ）の状態では、制御部２５の制御により、送受信切替部２１において第ＮのＵＳエレメント６０Ｎが送信部２４と接続され、第（Ｎ＋１）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋１）に受信部２３が接続されている。このため、第ＮのＵＳエレメント６０Ｎが発生した超音波の反射波は、第ＮのＵＳエレメント６０Ｎで受信されず、第（Ｎ＋１）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋１）で受信される。

ここで、送受信切替部２１等は制御部２５からの制御信号により制御される。例えば、図７に示すように、制御部２５は、音線トリガ信号（音線ＴＲＧ）を基準に、送受信切替部２１が図６（Ａ）に示す状態Ａとなるように状態遷移信号を送信する。そして、状態（Ａ）では、第ＮのＵＳエレメント６０Ｎが送信エレメントになり、第（Ｎ＋１）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋１）が受信エレメントとなる。そして制御部２５からの送信トリガ信号（送信ＴＲＧ）により送信部２４は発生した送信信号は第ＮのＵＳエレメント６０Ｎに伝達される。

制御部２５からの受信トリガ信号（受信ＴＲＧ）により受信部２３は反射波による信号（エコー信号）を受信する。第ＮのＵＳエレメント６０Ｎが発生した超音波は体内で反射して反射波が、ＵＳユニット３０に戻ってくる。反射波による振動は第ＮのＵＳエレメント６０Ｎにも発生する。しかし、第ＮのＵＳエレメント６０Ｎは受信部２３と接続されていないので受信信号は受信されない。一方、受信部２３と接続されている第（Ｎ＋１）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋１）は反射波による振動を受信信号として受信し、１音線のデータが取得される。

図６（Ａ）の状態での送受信が完了し、次に、状態遷移信号を受信した送受信切替部２１は、図６（Ｂ）の状態になる。図６（Ｂ）の状態では、送受信切替部２１において第（Ｎ＋１）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋１）が送信部２４と接続され、第（Ｎ＋２）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋２）に受信部２３が接続されている。このため、第（Ｎ＋１）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋１）が発生した超音波の反射波は、第（Ｎ＋１）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋１）で受信されず、第（Ｎ＋２）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋２）で受信される。

図６（Ｂ）の状態での送受信が完了し、次に、状態遷移信号を受信した送受信切替部２１は、図６（Ｃ）の状態になる。図６（Ｃ）の状態では、送受信切替部２１において第（Ｎ＋２）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋２）が送信部２４と接続され、第（Ｎ＋３）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋３）に受信部２３が接続されている。このため、第（Ｎ＋２）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋２）が発生した超音波の反射波は、第（Ｎ＋２）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋２）で受信されず、第（Ｎ＋３）のＵＳエレメント６０（Ｎ＋３）で受信される。

すなわち、送受信切替部２１は、超音波を送信した超音波エレメントに隣接して配置された別の超音波エレメントが受信するように、送信部２４または受信部２３と接続される超音波エレメントを切り替える。

そして、円周上に列設された複数のＵＳエレメントのそれぞれが、順に、送信用エレメントまたは受信用エレメントに１回なることで、３６０度の走査が完了し、１枚のラジアル超音波画像が作成される。走査が連続して行われることで超音波像が更新されていく。

送信用エレメント６０Ｎと受信用エレメント６０（Ｎ＋１）とは異なるエレメントであるので、送信直後にＤＣバイアス電圧を変化させる必要はなく、送信信号が受信信号に悪影響を及ぼすことがない。また、送受信する超音波の密度は、通常のＵＳエレメントと同じである。このため、超音波観測装置３および超音波内視鏡２の作動方法は鮮明な画像が取得できる。

＜超音波観測装置３の動作の変形例＞
超音波観測装置３の送受信切替部２１の動作は、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を用いて説明した動作に限られるものではなく、以下の変形例の動作でもよい。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示す変形例では、複数の超音波エレメントが同時に送信部２４または受信部２３と接続されている。図８（Ａ）に示す状態では、超音波エレメント６０Ｋ、６０（Ｋ＋３）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋１）、６０（Ｋ＋２）が送信用エレメントである。そして、図８（Ａ）に示す状態での送受信が完了すると、次に図８（Ｂ）に示す状態になる。図８（Ｂ）に示す状態では、超音波エレメント６０（Ｋ＋１）、６０（Ｋ＋４）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋２）、６０（Ｋ＋３）が送信用エレメントである。次の図８（Ｃ）に示す状態では、超音波エレメント６０（Ｋ＋２）、６０（Ｋ＋５）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋３）、６０（Ｋ＋４）が送信用エレメントである。

上記変形例の超音波観測装置３は、送信される超音波が強く、また受信信号も強い。このため、より鮮明な画像が取得できる。

また、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す変形例では、複数の超音波エレメントが同時に送信部２４と接続されている。図９（Ａ）に示す状態では、超音波エレメント６０（Ｋ＋１）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ）、６０（Ｋ＋１）が送信用エレメントである。そして、図９（Ａ）に示す状態での送受信が完了すると、次に図９（Ｂ）に示す状態になる。図９（Ｂ）に示す状態では、超音波エレメント６０（Ｋ＋２）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋１）、６０（Ｋ＋３）が送信用エレメントである。次の図８（Ｃ）に示す状態では、超音波エレメント６０（Ｋ＋３）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋２）、６０（Ｋ＋４）が送信用エレメントである。

上記変形例の超音波観測装置３は、受信信号も強い。このため、より鮮明な画像が取得できる。

また、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す変形例の図１０（Ａ）に示す状態では、超音波エレメント６０Ｋが受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋１）が送信用エレメントである。そして、図１０（Ａ）に示す状態での送受信が完了すると、次に図１０（Ｂ）に示す状態になる。図１０（Ｂ）に示す状態では、超音波エレメント６０（Ｋ＋２）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋３）が送信用エレメントである。そして、全ての超音波エレメント６０が送信または受信を行った次の走査では、図１０（Ｃ）に示すように、超音波エレメント６０（Ｋ＋１）が受信用エレメントであり、超音波エレメント６０（Ｋ＋２）が送信用エレメントである。

上記変形例の超音波観測装置３は、音線密度は低くなるがクロストークの影響を受けにくいため、より鮮明な画像が取得できる。

すなわち、送受信切替部２１が、複数の超音波エレメントのうちの少なくとも１つから送信された超音波の反射波は、前記超音波を送信した超音波エレメントで受信されず、超音波を送信した超音波エレメントに近接して配置された別の超音波エレメントで受信されるように、送信部２４または受信部２３と接続される超音波エレメントを切り替えることで、超音波観測装置３は鮮明な画像が取得できる。

＜ＵＳユニットの変形例＞
図１１（Ａ）に示すように、実施形態のＵＳユニット３０では、幅Ｗ長さＬの矩形のＵＳエレメント６０が、長手方向が隣り合うように、所定の間隔Ｄをおいて列設されている。ここで、間隔Ｄは、ＵＳセル１０のキャビティの直径Ｒの２倍以上であることが、クロストーク低減のためには好ましい。

また、図１１（Ｂ）に示す変形例のＵＳユニット３０Ｂのように、ＵＳエレメント６０の間に溝部３４を形成することにより、より効果的にクロストークを低減することができる。すなわち、溝部３４はクロストーク低減手段である。

さらに、ＵＳエレメントは、外見上は１個であっても、別々に駆動可能な第１の送受信部６１Ａと第２の送受信部６１Ｂとから構成されていてもよい。この場合には、図１１（Ｃ）に示す変形例のＵＳユニット３０Ｃのように、第１の送受信部６１Ａと第２の送受信部６１Ｂとの間に、駆動されないＵＳセルからなる領域６１Ｃを設けておくことがクロストーク低減のためには好ましい。すなわち、領域６１Ｃはクロストーク低減手段であり、ＵＳセル１０のキャビティの直径Ｒの２倍以上の幅があることが好ましい。

さらに、図１２に示すＵＳユニット３０Ｄのように、ＵＳエレメント６０Ｄは、幅Ｗと長さＬとが同じ正方形であってもよい。正方形のＵＳエレメント６０Ｄを有するＵＳユニットは、矩形のＵＳエレメントを有するＵＳユニットに比べて、より高い音線密度となり、より鮮明な画像が取得できる。

本発明は、上述した実施形態または変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変、組み合わせ等が可能である。

１…超音波内視鏡システム、２…超音波内視鏡、３…超音波観測装置、１０…超音波セル、１１…挿入部、１７…先端部、２０…保持部材、２１…送受信切替部、２２…バイアス制御部、２２Ａ…送信バイアス制御部、２２Ｂ…受信バイアス制御部、２３…受信部、２３Ａ…増幅部、２３Ｂ…変換部、２３Ｃ…受信ビームフォーマー生成部、２３Ｄ…信号処理部、２４…送信部、２４Ａ…遅延回路、２４Ｂ…送信波形生成部、２５…制御部、３０…超音波ユニット、６０…超音波エレメント、６１…送受信部、８０…ケーブル

Claims (7)

1. 複数の静電容量型の超音波エレメントが列設された超音波ユニットが挿入部の先端部に列設された超音波内視鏡と接続される超音波観測装置であって、
   前記複数の超音波エレメントのうちの少なくとも１つである送信用エレメントから送信される超音波に変換される送信信号を発生する送信部と、
   前記送信用エレメントから送信された超音波の反射波が電気信号に変換された受信信号を処理する受信部と、
   前記送信用エレメントから送信された超音波の反射波は、前記送信用エレメントでは受信されず、前記送信用エレメントに近接して配置された別の超音波エレメントである受信用エレメントで受信されるように前記送信部または前記受信部と接続される超音波エレメントを切り替える送受信切替部と、
   前記送信用エレメントに対して、送信用のＤＣバイアス電圧を印加する送信バイアス制御部と、
   前記受信用エレメントに対して、前記送信用のＤＣバイアス電圧とは異なる、受信用のＤＣバイアス電圧を印加する受信バイアス制御部と、を具備し、
   前記超音波エレメントに、上部電極がキャビティを介して下部電極と対向配置している複数の超音波セルがマトリックス状に配置されており、
   幅Ｗ長さＬ（Ｗ＜Ｌ）の矩形の前記エレメントが、長手方向が隣り合うように、前記超音波セルの前記キャビティの直径Ｒの２倍以上の所定の間隔Ｄをおいて列設されていることを特徴とする超音波観測装置。
2. 前記送受信切替部は、超音波を送信した超音波エレメントに隣接して配置された別の超音波エレメントが受信するように切り替えることを特徴とする請求項１記載の超音波観測装置。
3. 前記送受信切替部が、前記超音波ユニットの走査方向に、前記送信部または前記受信部と接続される超音波エレメントを順に切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波観測装置。
4. 前記送受信切替部が、複数の超音波エレメントを同時に前記送信部または前記受信部の少なくともいずれかと接続することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波観測装置。
5. 複数の静電容量型の超音波エレメントが列設された超音波ユニットが挿入部の先端部に列設された超音波内視鏡と接続される超音波観測装置であって、
   前記超音波エレメントから超音波を送信するために、超音波に変換される送信信号を発生する送信部と、
   前記超音波エレメントで超音波を受信するために、超音波から変換された受信信号を処理する受信部と、
   前記送信部に設けられ、前記送信部と接続される超音波エレメントに対して送信用のＤＣバイアス電圧を印加する送信バイアス制御部と、
   前記受信部に設けられ、前記受信部と接続される超音波エレメントに対して前記送信用のＤＣバイアス電圧とは異なる受信用のＤＣバイアス電圧を印加する受信バイアス制御部と、
   前記超音波エレメントに対して前記送信バイアス制御部が発生する前記送信用のバイアス電圧を印加して送信信号を送信するように前記送信部と接続する状態と、前記超音波エレメントに対して前記受信バイアス制御部が発生する前記受信用のＤＣバイアス電圧を印加して受信信号を受信するように前記受信部と接続する状態と、を切り替える送受信切替部と、
   を有し、
   前記超音波エレメントに、上部電極がキャビティを介して下部電極と対向配置している複数の超音波セルがマトリックス状に配置されており、
   幅Ｗ長さＬ（Ｗ＜Ｌ）の矩形の前記エレメントが、長手方向が隣り合うように、前記超音波セルの前記キャビティの直径Ｒの２倍以上の所定の間隔Ｄをおいて列設されていることを特徴とする超音波観測装置。
6. 複数の静電容量型の超音波エレメントが列設された超音波ユニットが挿入部の先端部に列設された超音波観測装置の作動方法であって、
   送受信切替部が、前記複数の超音波エレメントのうちの少なくとも１つである送信用エレメントを、送信用のＤＣバイアス電圧を印加する送信バイアス制御部および前記送信用エレメントから送信される超音波に変換される送信信号を発生する送信部と、接続した後に、
   前記送受信切替部が、前記送信用エレメントに近接して配置された別の超音波エレメントである受信用エレメントを、前記送信用のＤＣバイアス電圧とは異なる、受信用のＤＣバイアス電圧を印加する受信バイアス制御部および前記送信用エレメントから送信された超音波の反射波が電気信号に変換された受信信号を処理する受信部と、接続し、
   前記超音波エレメントに、上部電極がキャビティを介して下部電極と対向配置している複数の超音波セルがマトリックス状に配置されており、
   幅Ｗ長さＬ（Ｗ＜Ｌ）の矩形の前記エレメントが、長手方向が隣り合うように、前記超音波セルの前記キャビティの直径Ｒの２倍以上の所定の間隔Ｄをおいて列設されていることを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
7. 前記送受信切替部は、超音波を送信した超音波エレメントに隣接して配置された別の超音波エレメントで受信するように切り替えることを特徴とする請求項６に記載の超音波観測装置の作動方法。

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