JP2004350705A

JP2004350705A - Capsule ultrasonic endoscopic device

Info

Publication number: JP2004350705A
Application number: JP2003148308A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Miyamoto; 眞一宮本; Yuko Uchida; 優子内田; Toshiyuki Takara; 敏幸寶
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capsule ultrasonic endoscopic device performing an ultrasonic observation by grasping a relation between an ultrasonic tomogram obtained by an ultrasonic transducer provided in the capsule ultrasonic endoscope and a body cavity position. <P>SOLUTION: The multifunctional ultrasonic transducer 122 is formed by jointly provided with a c-MUT 131 with an ultrasonic scanning face of a ringed opening shape formed using silicone micromachining technology, a light emitting element part 123 comprising a silicone light emitting element, which is so formed as to be positioned in the central part of the ringed c-MUT 131, as a capsule position specifying means, and a light receiving element part 124 comprising a silicone light receiving element. An observation part 21 displays not only the ultrasonic tomogram but also an endoscopic observation image of the body cavity or the like of an observation part to be displayed by the ultrasonic tomogram. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を送受信する超音波トランスデューサをカプセルに備え、このカプセルを体腔内に導いて超音波診断を行うカプセル超音波内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、医療用に構成したカプセル部を体腔内に送り込んで、体腔内の画像を得るカプセル型の内視鏡が実用化されつつある。また、観測用超音波信号を生体組織へ送受波し、この生体組織から反射するエコー情報を元に診断用の超音波断層画像を得る超音波診断分野においても、特開平９−１３５８３２号公報に超音波診断医用カプセルが提案されている。この超音波診断医用カプセルでは、超音波プローブで診断が困難な部位の超音波診断が可能になる。
【０００３】
前記超音波診断医用カプセルでは、カプセル内に配置されている超音波トランスデューサをモータで回転させることによって超音波ビームを、例えばカプセルの中心軸に対して垂直な放射方向（ラジアル方向）に超音波を出射させるように構成した機械走査式のものと、カプセルの表面に複数のトランスデューサ素子で構成したアレイ型振動子を複数配列させて、電子スイッチによって順次アレイ型振動子を駆動して超音波を出射させるように構成した電子走査式のものとが示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３５８３２号公報（第２−５頁、図１−６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記超音波診断医用カプセルでは、電子走査式、機械走査式に関わらず、このカプセルを蠕動運動によって移動させて超音波観測を行う。したがって、カプセルの移動状態は蠕動に左右され、停滞状態になることや、移動途中でカプセルの向きが変化することが考えられる。このため、超音波断層画像を表示装置に表示させて観察を行ったとき、その超音波断層画像を一見して観測部位を把握することが難しかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、カプセル超音波内視鏡に備えられている超音波トランスデューサによって、超音波断層画像に加えて、他のデバイス情報を得て、超音波断層画像と体腔内位置との関係を把握して超音波観察を行えるカプセル超音波内視鏡装置を提供することを目的にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のカプセル超音波内視鏡装置は、超音波を送受波して体腔内のエコー情報を得る超音波トランスデューサを備えたカプセル超音波内視鏡と、少なくとも前記カプセル超音波内視鏡から出力される超音波データを処理する超音波信号処理部を備えた超音波観測装置とを具備するカプセル超音波内視鏡装置であって、前記カプセル超音波内視鏡に搭載される超音波トランスデューサが、シリコンマイクロマシーニング技術によって加工した、複数の超音波トランスデューサー素子を配列した二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサであるとき、
前記二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサに、他の機能を有するデバイスを少なくとも１つ設けている。
【０００８】
そして、前記二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサに設ける他の機能デバイスは、超音波カプセルの周囲の光学像を得る光学観察手段である。
【０００９】
または、前記二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサに設ける他の機能デバイスは、超音波カプセルの位置を特定するカプセル位置特定手段である。
【００１０】
これらの構成によれば、二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサで得られる超音波画像とともに、この静電型超音波トランスデューサ近傍の観察対象部位の内視鏡画像を光学観察手段で得て、両画像を表示させることによって、診断能の向上を図れる。
【００１１】
または、カプセル位置特定手段から出力される出力情報を基に、カプセル超音波内視鏡の体腔内における位置の把握を精度良く行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態に係り、図１はカプセル超音波内視鏡を説明する図、図２はカプセル超音波内視鏡の構成を示すブロック図、図３は図１（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図及びｃ−ＭＵＴセルを説明する図、図４はｃ−ＭＵＴセルの断面の構成例を説明する図、図５は超音波走査面の形状の異なるｃ−ＭＵＴを示す図である。
【００１３】
なお、図１（ａ）はカプセル超音波内視鏡を説明する図、図１（ｂ）はｃ−ＭＵＴを説明する斜視図、図５（ａ）は四角形に形成したｃ−ＭＵＴを説明する図、図５（ｂ）は多角形に形成したｃ−ＭＵＴを説明する図である。
【００１４】
図１（ａ）ないし図２に示すように本実施形態のカプセル超音波内視鏡装置１は、例えばＣＲＴ等の観察部２１を備えた外部装置である超音波観測装置２と、体腔内に嚥下されるカプセル超音波内視鏡（以下、超音波カプセルと略記する）３とで構成されている。
【００１５】
本実施形態においては前記超音波観測装置２と前記超音波カプセル３との間の信号の授受を無線で行う形態を示しているが、前記超音波カプセル３から信号線を延出させ、この信号線によってこの超音波カプセル３と前記超音波観測装置２との間の信号の授受を行う形態であってもよい。
【００１６】
前記超音波カプセル３は、カプセル本体部４と、キャップ部５とで主に構成されている。前記カプセル本体部４は生体適合性を有する硬質な樹脂部材で、略円筒状で一端部を略半球形状にして形成されている。前記キャップ部５はポリメチルペンテンやポリエチレン、ポリエーテルブロックアミド等の超音波透過性に優れた樹脂部材で略半球形状に形成されている。前記カプセル本体部４の開口部と前記キャップ部５の開口部とを例えば接着剤によって一体に固定してカプセル６が構成される。
【００１７】
前記超音波カプセル３内には超音波トランスデューサ３１、超音波信号制御部７、増幅回路部８、電源部９及びカプセル用アンテナ１０が設けられいてる。なお、符号１１及び符号１２はカプセル６内を複数の空間に区分する隔壁部材である。この隔壁部材１１と前記キャップ部５とで形成される空間は水密空間部になっている。
【００１８】
前記超音波トランスデューサ３１は超音波の送受を行う。この超音波トランスデューサ３１は、シリコン半導体基板をシリコンマイクロマシーニング技術を用いて加工した、静電型超音波トランスデューサ（以下、ｃ−ＭＵＴ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）３１とも記載する）であり、手作業によらず、シリコンプロセスで、完全にクリーンな環境で操作シーケンスにしたがって忠実に自動で製造される。
【００１９】
本実施形態のｃ−ＭＵＴ３１は、複数のｃ−ＭＵＴセル３１ａを配列して、超音波走査面を例えば円形に形成した、円形セクタタイプとして形成されている。
このｃ−ＭＵＴ３１は前記水密空間部に配置され、この水密空間部内には例えば流動パラフィン、水、カルボキシメチルセルロース水溶液等の超音波伝達媒体１３が充填される。
【００２０】
前記ｃ−ＭＵＴ３１の表面は、耐水性、耐薬品性に優れたパリレン（ポリパラキシリレン）等で形成された保護膜（図３の符号３９参照）で被覆されている。
また、前記カプセル６の先端部には前記キャップ部５を覆うように図示しないバルーンが取り付けられるようになっている。
【００２１】
図３及び図４に示すように前記ｃ−ＭＵＴ３１を構成する各ｃ−ＭＵＴセル３１ａのセル形状は例えば六角形形状で形成されている。そして、複数のｃ−ＭＵＴセル３１ａ，…，３１ａを微小所定ピッチで複数列、複数行にハニカム構造で整列配置させて、超音波走査面の開口形状を円形に形成している。
【００２２】
前記ｃ−ＭＵＴセル３１ａは、シリコン基板３５上に形成された、下部電極３７ｄ、電極間距離を設定する絶縁性支柱３６、シリコン又はシリコン化合物から形成されたシリコンメンブレン３８、及び上部電極３７ｕで主に構成されている。前記下部電極３７ｄは前記シリコン基板３５の上面に設けられ、前記上部電極３７ｕはシリコンメンブレン３８の上面に設けられている。符号４０は真空空隙部（以下、空隙部と略記する）であり、本形態においてはシリコンメンブレン３８の制動層になっている。
【００２３】
複数のｃ−ＭＵＴセル３１ａが配列されるシリコン基板３５にはｃ−ＭＯＳ集積回路で構成されたアクセス回路を設けたアクセス回路形成部４３や、配線電極４４が層状に設けてある。前記シリコンメンブレン３８に設けられた上部電極３７ｕは接地電極であり、前記下部電極３７ｄは信号入出力用電極である。そして、前記上部電極３７ｕの上面には前記保護膜３９が被覆されている。
【００２４】
前記図２に示した、前記超音波信号制御部７は、各ｃ−ＭＵＴ３１に所定の位相差を与えて駆動制御して超音波を送受波させるとともに、これらｃ−ＭＵＴ３１で受波したエコー信号を前記カプセル用アンテナ１０から出力可能な超音波観察用画像信号に変換する処理を行う。
【００２５】
前記ｃ−ＭＵＴ３１の各ｃ−ＭＵＴセル３１ａは、前記超音波信号制御部７によって送波状態と受波状態とに切り換えられるようになっている。そして、送波状態のときに駆動電圧信号が印加されることによって超音波を出射し、受波状態では生体内の臓器及びその境界などで反射したエコー情報を受信する。
【００２６】
前記増幅回路８は、前記ｃ−ＭＵＴ３１で受波したエコー情報を増幅して前記超音波信号制御部７に出力する。
【００２７】
前記電源部９は例えば小型のボタン型電池であり前記超音波信号制御部７に電力を供給する。前記カプセル用アンテナ１０は、前記超音波観測装置２の後述する観測側アンテナ２５との間で信号の授受を行う。
【００２８】
前記超音波観測装置２は、前記観察部２１、超音波観察用画像処理部２２、増幅回路２３、送受信回路２４、観測側アンテナ２５で主に構成されている。
前記観測側アンテナ２５は前記カプセル用アンテナ１０との間で信号の授受を行う。前記送受信回路２４では前記観測側アンテナ２５で受信した信号又はこの観測側アンテナ２５から出力される信号の処理を行う。
【００２９】
前記増幅回路２３は少なくとも前記超音波カプセル３から送信された超音波観察用画像信号の増幅を行う。前記超音波観察用画像処理部２２では前記超音波カプセル３から送信された超音波観察用画像信号を、Ｂモード画像、ドップラー画像、ハーモニックイメージング像等の映像信号に生成して観察部２１に出力する。前記観察部２１には前記超音波観察用画像処理部２２で生成された映像信号に基づく超音波断層画像が表示される。
【００３０】
なお、本実施形態においてはｃ−ＭＵＴセル３１ａのセル形状を六角形形状に形成し、それらをハニカム構造で整列配置させた構成を示しているが、ｃ−ＭＵＴセル３１ａの形状及び配列はこれに限定されるものではない。
【００３１】
また、本実施形態においては複数のｃ−ＭＵＴセル３１ａを整列配置させて、超音波走査面の開口形状を円形形状としたが、ｃ−ＭＵＴセル３１ａを整列配置させて形成する超音波走査面の開口形状及び開口の大きさ等は図に示したものに限定されるものではなく、図５（ａ）に示すようにｃ−ＭＵＴセル３１ａを配列させて四角形形状のｃ−ＭＵＴ３１Ｂを形成したり、図５（ｂ）に示すようにｃ−ＭＵＴセル３１ａを配列させて八角形形状等、多角形形状のｃ−ＭＵＴ３１Ｃを形成するようにしてもよい。
【００３２】
上述のように構成したカプセル超音波内視鏡装置１の作用を説明する。
前記超音波カプセル３で例えば、食道及び小腸付近の超音波観察を行う場合、まず、被験者は、バルーン内に超音波伝達媒体が予め所定量注入されていて、超音波観測状態である超音波カプセル３を嚥下する。すると、嚥下された超音波カプセル３が、蠕動運動によって食道内を移動していく。このとき、ｃ−ＭＵＴ３１が前記超音波信号制御部７によってセクタ走査されているので、各ｃ−ＭＵＴセル３１ａから超音波が出射される。
【００３３】
一方、これらｃ−ＭＵＴセル３１ａでは生体組織から反射したエコー情報を受信して増幅回路８で増幅して前記超音波信号制御部７に出力する。すると、この超音波信号制御部７で超音波観察用画像信号を生成し、カプセル用アンテナ１０から観測側アンテナ２５に向けて超音波観察用画像信号が出力される。
【００３４】
前記超音波カプセル３からの超音波観察用画像信号を受信した超音波観測装置２では送受信回路２４を介して増幅回路２３に伝送し、この増幅回路２３で信号の増幅を行った後、超音波観察用画像処理部２２で超音波観察用画像信号を、Ｂモード画像、ドップラー画像、ハーモニックイメージング像等、超音波観察可能な映像信号に生成して、前記観察部２１に出力する。
このことによって、観察部２１の画面上に超音波断層画像が表示されて、対象観察部位の超音波観察を行える。
【００３５】
このように、カプセル超音波内視鏡に配置される超音波トランスデューサを、シリコン半導体基板をシリコンマイクロマシーニング技術を用いて複数のｃ−ＭＵＴセルを配列させた、静電型超音波トランスデューサとして構成したことによって、鉛フリーの超音波トランスデューサを実現することができる。
【００３６】
また、シリコンマイクロマシーニング技術を用いることによって、精細なｃ−ＭＵＴセルを配列して構成される静電型超音波トランスデューサが、クリーンな環境で、自動作成されるので、従来の製造工程において発生していたバラツキによる不具合を皆無にして、信頼性の高い精細な超音波トランスデューサを安価に提供することができる。
【００３７】
さらに、ｃ−ＭＵＴセルのセル形状や、超音波走査面の開口形状を所望の形状及び大きさに設定して製造することによって、カプセル超音波内視鏡の小型化及び設計の自由度の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態においては、ｃ−ＭＵＴセル３１を送波状態と受波状態とに切り換えて、１つのｃ−ＭＵＴセル３１ａで送受信を行う構成を説明したが、図６に示すように複数のｃ−ＭＵＴセルを送波専用の送信用セル３１ｆと、受波専用の受信用セル３１ｇ、と送波及び受波のどちらの機能も有していない不使用セル３１ｈとで構成するようにしてもよい。
【００３９】
図６を参照して超音波トランスデューサを構成するｃ−ＭＵＴセルの他の配置構成を説明する。
なお、図６（ａ）は配列されるｃ−ＭＵＴセルを送信用セルと受信用セルと不使用セルとに分割した一構成例を示す図、図６（ｂ）は配列されるｃ−ＭＵＴセルを送信用セルと受信用セルと不使用セルとに分割した他の構成例を示す図である。
【００４０】
図６（ａ）に示すように一対の送信用セル３１ｆ及び受信用セル３１ｇで構成した送受信セル群３１ｋと、不使用セル３１ｈを帯状の群に構成した一体不使用セル群３１ｍとを形成し、この一体不使用セル群３１ｍと送受信セル群３１ｋとを例えば列方向に交互に配列させてｃ−ＭＵＴ３１Ｈを構成する。
【００４１】
このことによって、列方向に配列された送受信セル群３１ｋと列方向に配列された送受信セル群３１ｋとの間に一体不使用セル群３１ｍが配列させて、列方向に配列された送受信セル群３１ｋ同士の間に、一体不使用セル群３１ｍで形成される物理的な所定間隔を設けてクロストークの軽減を図ることができる。したがって、画質の良好な超音波断層画像を得られる。
【００４２】
なお、送受信セル群３１ｋを一対の送信用セル３１ｆ及び受信用セル３１ｇで構成する代わりに、図６（ｂ）に示すように２つの送信用セル３１ｆと１つの受信用セル３１ｇとで送受信セル群３１ｎを構成し、例えば行方向に配列させた送受信セル群３１ｎと行方向に配列させた送受信セル群３１ｎとの間に略帯状の一体不使用セル群３１ｍを配列させて、行方向に配列された送受信セル群３１ｎ同士の間に、一体不使用セル群３１ｍで形成される物理的な所定間隔を設ける構成にしてｃ−ＭＵＴ３１Ｊを構成してもよい。
【００４３】
また、ｃ−ＭＵＴを構成するｃ−ＭＵＴセルを受信用セル３１ｇ、送信用セル３１ｆ、不使用セル３１ｈとした構成例を示したが、複数の受信用セル３１ｇに設けられている電極３７ｕ、３７ｄ同士をそれぞれ一体で電気的に連結してひとまとめにした一体受信セル群、複数の送信用セル３１ｆに設けられている電極３７ｕ、３７ｄ同士をそれぞれ一体で電気的に連結してひとまとめにした一体送信セル群及び前記一体不使用セル群として構成し、それぞれの一体セル群を前記図６（ａ）や前記図６（ｂ）に示すように列状又は行状に配列させてｃ−ＭＵＴを構成するようにしてもよい。
【００４４】
上述した実施形態においてはｃ−ＭＵＴを電子走査式としたが、ｃ−ＭＵＴは電子走査式に限定されるものではなく、機械走査式の超音波カプセルにおいてもｃ−ＭＵＴを用いる構成であってもよい。
【００４５】
具体的には、図７に示すようにｃ−ＭＵＴセル３１ａを配列して超音波走査面を円板状にしたｃ−ＭＵＴ６０を形成する。このとき、このｃ−ＭＵＴ６０を構成するｃ−ＭＵＴセル３１ａの上部電極３７ｕ同士及び下部電極３７ｄ同士を電気的に連結状態にしておく。そして、このｃ−ＭＵＴ６０を駆動モータ６１の駆動軸と一体に回動するように軸支されているハウジング６２に配設して、超音波カプセル３Ａを構成する。
【００４６】
なお、符号６３はハウジング６２に配設されているｃ−ＭＵＴ３１の回転角度を検出するために、前記ハウジング６２の回転状態を検出するロータリエンコーダである。このロータリエンコーダ６３の検出結果は、超音波信号制御部７に設けられているエンコーダ制御部６４に入力されて、前記カプセル用アンテナ１０から出力可能な回転角度信号に変換される。また、カプセル用アンテナ１０から出力された回転角度信号は前記超音波観測装置２の超音波観察用画像処理部２２で処理される。符号６５は隔壁を兼ねるカプセル本体部材であり、符号６６は水密を保持するＯリングである。
【００４７】
前記超音波カプセル３Ａでは駆動モータ６１を駆動状態にすることによって、モータの駆動力で前記ハウジング６２が回転する。このことによって、前記ハウジング６２の回転角度をロータリエンコーダ６３が検出するとともに、ｃ−ＭＵＴ６０では回転しながら超音波を送受波する。つまり、ラジアル走査を行って断層面のエコー情報を取得する。このとき、超音波信号制御部７では超音波観察用画像信号を生成して前記超音波観測装置２に向けて送信するとともに、逐次、回転角度信号を超音波観測装置２に向けて送信する。
【００４８】
この結果、前記超音波観測装置２の超音波観察用画像処理部２２では、前記超音波カプセル３Ａから送信された超音波観察用画像信号に対して包絡線検波、対数増幅、Ａ／Ｄ変換等、公知の各種処理を施すとともに、回転角度信号を基に極座標系のデジタルエコーデータを観察部２１に出力できるような直交座標系に変換する処理を施し、映像信号を生成して観察部２１に出力する。
このことによって、観察部２１の画面上に超音波断層画像が表示させて、対象観察部位の超音波観察を行うことができる。
【００４９】
図８及び図９を参照してｃ−ＭＵＴの変形例を説明する。
図８はｃ−ＭＵＴ帯状体の構成及び作用を説明する図、図９はｃ−ＭＵＴ帯状体を設けた超音波カプセルを説明する図であり、図８（ａ）はｃ−ＭＵＴ帯状体の構成を示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）で示したｃ−ＭＵＴ帯状体の作用を説明する図、図９（ａ）はｃ−ＭＵＴ帯状体のカプセルへの配置例を示す図、図９（ｂ）はｃ−ＭＵＴ帯状体のカプセルへの他の配置例を示す図、図９（ｃ）はｃ−ＭＵＴ帯状体のカプセルへの別の配置例を示す図である。
【００５０】
図８（ａ）に示すようにｃ−ＭＵＴ帯状体９２は、柔軟性を有する平面基板９３に、複数のｃ−ＭＵＴセルを配列させて所定のチップ状に構成したｃ−ＭＵＴチップ９４を複数、所定間隔で実装配置して構成される。つまり、このｃ−ＭＵＴ帯状体９２は、いわゆるｃ−ＭＵＴチップ実装基板である。このｃ−ＭＵＴ帯状体９２は、複数のｃ−ＭＵＴチップ９４を所定間隔で実装配置したことによって、図８（ｂ）に示すように所定形状に変形可能になっている。
【００５１】
したがって、このｃ−ＭＵＴ帯状体９２を図９（ａ）に示すように例えば超音波透過性に優れた樹脂部材で形成されているカプセル９０の例えば端部側内周面に、カプセル中心軸に対して略直交する周方向に配置することによって、電子走査によってラジアルの超音波断層画像を得ることのできる超音波カプセル３Ｂが構成される。
【００５２】
なお、前記ｃ−ＭＵＴ帯状体９２を図９（ｂ）に示すように前記カプセル９０の例えば端部側内周面にカプセル中心軸に対して略平行な向きで配置することによって、電子走査によってリニアの超音波断層画像を得ることができる超音波カプセル３Ｃが構成される。また、前記ｃ−ＭＵＴ帯状体９２を図９（ｃ）に示すように前記カプセル９０の例えば端部側内周面に、カプセル中心軸に対して略直交する周方向及びカプセル中心軸に対して略平行な向きにそれぞれ配置することによって、電子走査によってラジアル及びリニアの超音波断層画像を得ることができるバイプレーンタイプの超音波カプセル３Ｄが構成される。
【００５３】
（第２実施形態）
図１０ないし図１２は本発明の第２実施形態にかかり、図１０は貫通孔を形成したｃ−ＭＵＴを説明する図、図１１は貫通孔を形成したｃ−ＭＵＴを配置したカプセル超音波内視鏡の構成を説明する図、図１２はカプセル超音波内視鏡装置の構成を説明するブロック図である。
【００５４】
図１０ないし図１２を参照してカプセル超音波内視鏡装置の構成を説明する。
図に示すように本実施形態の超音波カプセル３Ｅにはリング形状のｃ−ＭＵＴ３１Ｅが配設されている。このｃ−ＭＵＴ３１Ｅの略中央部には所定の内径寸法の貫通孔２４ａが形成されている。前記超音波カプセル３Ｅに配設された前記ｃ−ＭＵＴ３１Ｅの貫通孔２４ａ内には、光学観察手段となるＣＣＤやＣ−ＭＯＳを備えて構成された撮像装置９５が配設されている。また、前記ｃ−ＭＵＴ３１Ｅの外周側周囲には光学観察手段となる例えばＬＥＤ照明等の照明部材９６が複数、設けられている。
【００５５】
また、前記カプセル６内には前記超音波信号制御部７に加え、前記撮像装置９５と電気的に接続された撮像信号制御部９７が設けられている。この撮像信号制御部９７は、前記撮像装置９５の駆動及び、この撮像装置９５の撮像面に結像した光学像の光電変換した電気信号を前記カプセル用アンテナ１０から出力可能な内視鏡観察用画像信号に変換する。
【００５６】
一方、超音波観測装置２Ａには前記撮像信号制御部９７からカプセル用アンテナ１０を介して伝送された内視鏡観察用画像信号を内視鏡観察用の映像信号に生成する内視鏡観察用画像処理部９８が設けられている。
【００５７】
なお、本実施形態においては図示しないバルーンを超音波透過性を有するとともに、ある程度の光透過性を有する樹脂部材で形成している。また、貫通孔２４ａの形成位置は中央部に限定されるものではなく、観察目的に応じて適宜変更可能である。その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。
【００５８】
上述のように構成したカプセル超音波内視鏡装置１Ａの作用を説明する。
前記超音波カプセル３Ｅで例えば、食道及び小腸付近の超音波観察を行う場合、前記ｃ−ＭＵＴ３１Ｅがセクタ走査されて超音波の送受波を行うとともに、撮像装置９５を撮像状態にすることにより、照明部材９６によって照らされている観察部位の光学画像が撮像面に結像する。
【００５９】
したがって、超音波カプセル３Ｅ内の超音波信号制御部７にはｃ−ＭＵＴセル３１ａで受信されたエコー情報が増幅回路８を介して入力され、前記撮像信号制御部９７には前記撮像装置９５で光電変換した電気信号が入力される。
【００６０】
そして、前記超音波信号制御部７で生成された超音波観察用画像信号がカプセル用アンテナ１０から観測側アンテナ２５に向けて出力される。また、撮像信号制御部９７で生成された内視鏡観察用画像信号がカプセル用アンテナ１０から観測側アンテナ２５に向けて出力される。
【００６１】
前記超音波カプセル３から送信された超音波観察用画像信号及び内視鏡観察用信号を受信した超音波観測装置２Ａでは、増幅回路２３で増幅された超音波観察用画像信号を超音波観察用画像処理部２２でＢモード画像、ドップラー画像、ハーモニックイメージング像等、超音波観察可能な映像信号に生成して観察部２１に出力するとともに、内視鏡観察用画像処理部９８で超音波観察用画像信号を内視鏡観察可能な映像信号に生成して観察部２１に出力する。すると、観察部２１の画面上に超音波断層画像とともに内視鏡観察画像が表示される。
【００６２】
つまり、観察部２１には超音波断層画像のみならず、この超音波断層画像で表示されている観察部位の体壁等の内視鏡観察画像を表示させられるので、観察部位の内視鏡画像と超音波断層画像とを同時に表示させることによって、診断能の向上を図れる。
【００６３】
また、前記観察部２１に表示される内視鏡観察画像を観察することによって体壁の粘膜の見え方の違い等によって超音波断層画像のとらえている部分がどの消化管であるかの判定を容易に行える。このため、特に、超音波カプセルから伝送される超音波断層画像に関するデータ及び内視鏡観察画像に関するデータを超音波観測装置の図示しない記憶装置に保存し、検査終了後に一括して超音波断層画像の観察を行う場合には、観察部位の内視鏡画像と超音波断層画像とを同時に表示させることによって、消化管の特定を内視鏡画像を見ることによって行えるので、目的観察部位近傍の超音波断層画像を容易に見つけられる。
【００６４】
このように、超音波カプセル内に配設されるｃ−ＭＵＴに貫通孔を形成することによって、キャップ部内の空間部を有効利用して、ｃ−ＭＵＴ内に撮像部を設けることができる。このことによって、超音波観察及び内視鏡観察を行える体腔内観察用カプセルを提供することができる。
なお、前記ｃ−ＭＵＴに撮像部用の貫通孔に加えて、照明部用の貫通孔等を設ける構成にしてもよい。
【００６５】
（第３実施形態）
図１３ないし図１７は本発明の第３実施形態にかかり、図１３は多機能超音波トランスデューサの構成及び多機能超音波トランスデューサを配置した超音波カプセルを示す図、図１４は多機能超音波トランスデューサの断面の構成例を説明する図、図１５は超音波カプセルによる検査状態を説明する図、図１６はシリコン発光素子及びシリコン受光素子を配設した多機能超音波トランスデューサの他の構成例を説明する図、図１７はさらにマイクロジャイロセンサを配設した多機能超音波トランスデューサの構成を説明する図である。
【００６６】
なお、図１３（ａ）は多機能超音波トランスデューサを配置した超音波カプセルを示す図、図１３（ｂ）は多機能超音波トランスデューサの構成を説明する図、図１６（ａ）は外形形状の異なる多機能超音波トランスデューサの構成を説明する図、図１６（ｂ）シリコン発光素子及びシリコン受光素子の他の配置例を示す図、図１６（ｃ）はシリコン発光素子及びシリコン受光素子の別の配置例を示す図である。
【００６７】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように本実施形態の超音波カプセル３Ｆには、前記第２実施形態で示した撮像装置９５及び照明部材９６の代わりに多機能超音波トランスデューサ１２２を配置している。なお、超音波観測装置２Ａの図は省略している。
【００６８】
前記多機能超音波トランスデューサ１２２は、シリコンマイクロマシーニング技術を用いて形成した、超音波走査面の開口形状がリング状のｃ−ＭＵＴ１３１に加えて、光学観察手段としてこのリング状のｃ−ＭＵＴ１３１の中央部の同一面に位置するように形成したシリコン発光素子で構成した発光素子部１２３及びシリコン受光素子で構成した受光素子部１２４を併設して形成されている。
前記発光素子部１２３は例えば発光ダイオード、レーザーダイオードのいずれかであり、前記受光素子部１２４はＣ−ＭＯＳ、ＣＣＤ、ＳＩＴ、ＣＭＤ、ＶＭＩＳの１つである。符号１２６は緩衝領域である。
【００６９】
図１４に示すように本実施形態のｃ−ＭＵＴ１３１においては複数のｃ−ＭＵＴセル１３１ａが配列されるシリコン基板３５に、例えば第１中間誘電体層４１及び第２中間誘電体層４２を設けて形成している。これら誘電体層４１、４２には前記アクセス回路形成部（不図示）に加えて、前記発光素子部１２３及び受光素子部１２４の制御を行うｃ−ＭＯＳ集積回路で構成した各種制御回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、…や、配線電極４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、…が設けてある。
【００７０】
そして、下部電極３７ｄと配線電極４４ａ、配線電極４４ａと配線電極４４ｂ、配線電極４４ｂと配線電極４４ｃ、配線電極４４ｃと制御回路４３ｃ、配線電極４４ｄと制御回路４３ｂ、配線電極４４ｄと制御回路４３ｃ等とをそれぞれビアホール４５によって電気的に接続している。
その他の構成は前記第２実施形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。
【００７１】
上述のように構成したカプセル超音波内視鏡装置の作用を説明する。
前記超音波カプセル３Ｆで例えば、食道及び小腸付近の超音波観察を行う場合、例えば前記図１５に示すように超音波カプセル３Ｆに設けられてたバルーン１００を膨張させて体壁に密着させ、このバルーン膨張状態で蠕動運動によってこの超音波カプセル３Ｆを移動させる。
【００７２】
そして、前記ｃ−ＭＵＴ１３１をセクタ走査して超音波の送受波を行うとともに、前記受光素子部１２４を撮像状態にして前記発光素子部１２３によって照らされている観察部位の光学画像が撮像面に結像させる。
【００７３】
このことによって、超音波カプセル３Ｆ内の超音波信号制御部７にはｃ−ＭＵＴセル１３１ａで受信されたエコー情報が増幅回路８を介して入力され、前記撮像信号制御部９７には前記受光素子部１２４で光電変換した電気信号が入力される。
【００７４】
そして、前記超音波信号制御部７で生成された超音波観察用画像信号がカプセル用アンテナ１０から観測側アンテナ２５に向けて出力される。また、撮像信号制御部９７で生成された内視鏡観察用画像信号がカプセル用アンテナ１０から観測側アンテナ２５に向けて出力される。
【００７５】
前記超音波カプセル３から送信された超音波観察用画像信号及び内視鏡観察用信号を受信した超音波観測装置２Ａでは、増幅回路２３で増幅された超音波観察用画像信号を超音波観察用画像処理部２２でＢモード画像、ドップラー画像、ハーモニックイメージング像等、超音波観察可能な映像信号に生成して観察部２１に出力するとともに、内視鏡観察用画像処理部９８で超音波観察用画像信号を内視鏡観察可能な映像信号に生成して観察部２１に出力する。すると、観察部２１の画面上に超音波断層画像とともに内視鏡観察画像が表示される。
【００７６】
つまり、本実施形態においては多機能超音波トランスデューサ１２２を構成したことによって、前記撮像装置９５や前記照明部材９６を設けることなく、前記第２実施形態と同様に観察部２１に超音波断層画像のみならず、この超音波断層画像で表示されている観察部位の体壁等の内視鏡観察画像を表示させて、観察部位の内視鏡画像と超音波断層画像とを同時に表示させることによって、診断能の向上を図れる。
【００７７】
また、前記観察部２１に表示される内視鏡観察画像を観察することによって体壁の粘膜の見え方の違い等によって超音波断層画像のとらえている部分がどの消化管であるかの判定を容易に行える。このため、特に、超音波カプセルから伝送される超音波断層画像に関するデータ及び内視鏡観察画像に関するデータを超音波観測装置の図示しない記憶装置に保存し、検査終了後或いは所定時間経過後に一括して超音波断層画像の観察を行う場合には、観察部位の内視鏡画像と超音波断層画像とを同時に表示させることによって、消化管の特定を内視鏡画像を見ることによって行えるので、目的観察部位近傍の超音波断層画像を容易に見つけられる。
【００７８】
なお、本実施形態においては多機能超音波トランスデューサ１２２のｃ−ＭＵＴ１３１をリング状に形成し、その中央部に配設される発光素子部１２３及び受光素子部１２４を円形に形成した構成を示しているが、この多機能超音波トランスデューサのｃ−ＭＵＴ形状及び発光素子部及び受光素子部の形状及び配置位置等はこれらに限定されるものではなく、例えば、図１６（ａ）に示すように角形の受光素子部１２４をｃ−ＭＵＴ１３１の中央部に設け、角形の発光素子部１２３をｃ−ＭＵＴ１３１の四隅に設けて、角形の多機能超音波トランスデューサ１２７を形成するようにしてもよい。
【００７９】
また、図１６（ｂ）に示すようにリング状のｃ−ＭＵＴ１３１の中央部に多角形状の受光素子部１２４を設け、この多角形の受光素子部１２４の周囲に多角形の発光素子部１２３を複数設けて、多機能超音波トランスデューサ１２８を形成するようにしてもよい。
【００８０】
さらに、図１６（ｃ）に示すように円形のｃ−ＭＵＴ１３１を形成して、このｃ−ＭＵＴ１３１の周囲に例えば多角形の発光素子部１２３及び受光素子部１２４を規則的に併設させて多機能超音波トランスデューサ１２９を形成してもよい。
【００８１】
このように、シリコンマイクロマシーニング技術を用いてｃ−ＭＵＴに加えて、シリコン素子で構成される発光素子部及び受光素子部を併設させて、多機能超音波トランスデューサを形成し、この多機能超音波トランスデューサをキャップ部に配設して超音波カプセルを構成することによって、超音波カプセル内にこの多機能超音波トランスジューサーの他に別体の撮像部及び照明部を設けることなく、超音波カプセルを構成することができる。
【００８２】
このことによって、超音波観察機能に加えて内視鏡観察機能を備えた小型な超音波カプセルが実現される。
【００８３】
また、ｃ−ＭＵＴセルの配列を適宜設定することによって超音波トランスデューサの開口形状を所望の形状及び大きさに設定することができるとともに、発光素子部及び受光素子部の形状及び大きさ、数量を適宜設定して多機能超音波トランスデューサを作成することによって超音波カプセルの設計の自由度が増大させることができる。
その他の作用及び効果は上述した実施形態と同様である。
【００８４】
ここで、図１７を参照して多機能超音波トランスデューサの変形例を説明する。図１７（ａ）は多機能超音波トランスデューサのまた他の構成を示す図、図１７（ｂ）はカプセル超音波内視鏡装置の構成を説明する図である。
【００８５】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように本実施形態の多機能超音波トランスデューサ１３２は、ｃ−ＭＵＴ１３１、光学観察手段である発光素子部１２３及び受光素子部１２４にさらに加えて、カプセル位置特定手段として超音波カプセルの動きを検知してＸ方向及びＹ方向の位置検出を行う静電型マイクロジャイロセンサ（以下、ジャイロと記載）１３３、１３４を併設配置している。
【００８６】
そして、この多機能超音波トランスデューサ１３２を超音波カプセル３Ｇに配置してカプセル超音波内視鏡装置１Ｂを構成している。
前記超音波カプセル３Ｇには前記静電型マイクロジャイロセンサ１３３、１３４から出力される位置検知信号を前記カプセル用アンテナ１０から出力可能なカプセル位置報知信号に変換するジャイロ制御部１３５が設けられ、超音波観測装置２Ｂにはカプセル位置報知信号を演算処理してカプセル位置情報を前記観察部２１に出力する位置情報演算処理部１３６が設けてある。
【００８７】
このように、シリコンマイクロマシーニング技術を用いてｃ−ＭＵＴに加えて、シリコン素子で構成される発光素子部及び受光素子部を併設させるとともに、Ｘ方向及びＹ方向用の静電型マイクロジャイロセンサを併設させて、多機能超音波トランスデューサを形成し、この多機能超音波トランスデューサをキャップ部内に配設して超音波カプセルを構成することによって、観察部には超音波断層画像のみならず、この超音波断層画像で表示されている観察部位の体壁等の内視鏡観察画像及び超音波カプセルの位置を告知するカプセル位置情報の定量表示を行うことができる。
【００８８】
このことによって、超音波断層画像を観察する際、この超音波断層画像とともに表示される内視鏡観察画像によって映し出されている超音波断層画像がどの消化管であるかの特定を行えるばかりでなく、カプセル位置情報から移動距離等を考慮することにより、その消化管のどの部位であるかの特定まで行える。
【００８９】
なお、ｃ−ＭＵＴに加えて静電型マイクロジャイロセンサだけを設けて、多機能超音波トランスデューサを構成するようにしてもよい。このことによって、静電型マイクロジャイロセンサによって、超音波カプセルの移動位置の定量的な検出を可能にする超音波カプセルを安価に提供することができる。
【００９０】
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００９１】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００９２】
（１）超音波を送受波して体腔内のエコー情報を得る超音波トランスデューサを備えたカプセル超音波内視鏡と、少なくとも前記カプセル超音波内視鏡から出力される超音波データを処理する超音波信号処理部を備えた超音波観測装置とを具備するカプセル超音波内視鏡装置において、
前記カプセル超音波内視鏡に搭載される超音波トランスデューサが、シリコンマイクロマシーニング技術によって加工した、複数の超音波トランスデューサー素子を配列した二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサであるとき、
前記二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサに、他の機能を有するデバイスを少なくとも１つ設けたカプセル超音波内視鏡装置。
【００９３】
（２）前記二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサに設ける他の機能デバイスは、超音波カプセルの周囲の光学像を得る光学観察手段である付記１に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【００９４】
（３）前記光学観察手段は、シリコン半導体基板で構成される観察対象部位を照射する発光素子部と、この発光素子部で照らされた観察対象部位を撮像する撮像部である付記２に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【００９５】
（４）前記発光素子部及び撮像部を設けるとき、
前記カプセル超音波内視鏡に撮像信号制御部を設け、前記超音波観測装置に前記撮像信号制御部から出力される撮像信号を処理する撮像信号処理部を設けた付記３に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【００９６】
（５）前記二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサに設ける他の機能デバイスは、超音波カプセルの位置を特定するカプセル位置特定手段である付記１に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【００９７】
（６）前記カプセル位置特定手段は、シリコン半導体基板で構成されるＸ方向及びＹ方向に対応する静電型マイクロジャイロセンサである付記５に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【００９８】
（７）前記静電型マイクロジャイロセンサを設けるとき、
前記カプセル超音波内視鏡にジャイロ制御部を設け、前記超音波観測装置に前記ジャイロ制御部から出力される検出信号を処理する演算処理部を設けた付記６に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【００９９】
（８）前記二次元アレイ構造の静電型超音波トランスデューサは帯状である付記１に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【０１００】
（９）前記二次元アレイ構造の静電型超音波トランスデューサを一対備え、それぞれの静電型超音波トランスデューサを直交配置した付記８に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【０１０１】
（１０）前記二次元アレイ構造の静電型超音波トランスデューサを前記カプセル部の側胴部に周回配置した付記８又は付記９に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【０１０２】
（１１）前記二次元アレイ構造の静電型超音波トランスデューサを前記カプセル部の曲面に沿って配置した付記１０に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【０１０３】
（１２）超音波を送受波して体腔内のエコー情報を得る超音波トランスデューサを備えたカプセル超音波内視鏡と、少なくとも前記カプセル超音波内視鏡から出力される超音波データを処理する超音波信号処理部を備えた超音波観測装置とを具備するカプセル超音波内視鏡装置において、
前記カプセル超音波内視鏡に搭載される超音波トランスデューサが、シリコンマイクロマシーニング技術によって加工した、複数の超音波トランスデューサー素子をリング状に配列した二次元アレイ型の静電型超音波トランスデューサであるとき、
前記超音波トランスデューサーの中央部に撮像装置を設け、その撮像装置の周囲に照明部材を設けたカプセル超音波内視鏡装置。
【０１０４】
（１３）前記撮像装置及び前記照明部材を設けるとき、
前記カプセル超音波内視鏡に撮像信号制御部を設け、前記超音波観測装置に前記撮像信号制御部から出力される撮像信号を処理する撮像信号処理部を設けた付記１２に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【０１０５】
（１４）前記二次元アレイ構造の構成の静電型超音波トランスデューサは、超音波トランスデューサ素子の有する上部電極同士、及び下部電極同士をそれぞれ電気的に接続した二端子構造を有する付記１又は付記１２に記載のカプセル超音波内視鏡装置。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カプセル超音波内視鏡に備えられている超音波トランスデューサによって得られる超音波断層画像と、体腔内位置との関係を把握して超音波観察を行えるカプセル超音波内視鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態に係り、図１はカプセル超音波内視鏡を説明する図
【図２】カプセル超音波内視鏡の構成を示すブロック図
【図３】図１（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図及びｃ−ＭＵＴセルを説明する図
【図４】ｃ−ＭＵＴセルの断面の構成例を説明する図
【図５】超音波走査面の形状の異なるｃ−ＭＵＴを示す図
【図６】超音波トランスデューサを構成するｃ−ＭＵＴセルの他の配置構成を説明する図
【図７】ｃ−ＭＵＴの他の構成を説明する図
【図８】図８及び図９を参照してｃ−ＭＵＴの変形例にかかり、図８はｃ−ＭＵＴ帯状体の構成及び作用を説明する図
【図９】ｃ−ＭＵＴ帯状体を設けた超音波カプセルを説明する図
【図１０】図１０ないし図１２は本発明の第２実施形態にかかり、図１０は貫通孔を形成したｃ−ＭＵＴを説明する図
【図１１】貫通孔を形成したｃ−ＭＵＴを配置したカプセル超音波内視鏡の構成を説明する図
【図１２】カプセル超音波内視鏡装置の構成を説明するブロック図
【図１３】図１３ないし図１６は本発明の第３実施形態にかかり、図１３は多機能超音波トランスデューサの構成及び多機能超音波トランスデューサを配置した超音波カプセルを示す図
【図１４】多機能超音波トランスデューサの断面の構成例を説明する図
【図１５】超音波カプセルによる検査状態を説明する図
【図１６】シリコン発光素子及びシリコン受光素子を配設した多機能超音波トランスデューサの他の構成例を説明する図
【図１７】さらにマイクロジャイロセンサを配設した多機能超音波トランスデューサの構成を説明する図
【符号の説明】
３０…超音波観察ユニット
１２２…多機能超音波トランスデューサ
１２３…発光素子部
１２４…受光素子部
１３１…静電型超音波トランスデューサ（ｃ−ＭＵＴ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a capsule ultrasonic endoscope apparatus that includes an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves in a capsule and guides the capsule into a body cavity to perform ultrasonic diagnosis.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a capsule endoscope that sends a capsule portion configured for medical use into a body cavity to obtain an image of the inside of the body cavity has been put into practical use. Also, in the field of ultrasonic diagnostics, which transmits and receives observation ultrasonic signals to and from a living tissue and obtains an ultrasonic tomographic image for diagnosis based on echo information reflected from the living tissue, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-135832 discloses the same. Ultrasound diagnostic capsules have been proposed. With this ultrasonic diagnostic medical capsule, it is possible to perform ultrasonic diagnosis of a part that is difficult to diagnose with an ultrasonic probe.
[0003]
In the ultrasonic diagnostic medical capsule, an ultrasonic beam is generated by rotating an ultrasonic transducer disposed in the capsule by a motor, for example, in a radiation direction (radial direction) perpendicular to the central axis of the capsule. Emit ultrasonic waves by arranging a plurality of array-type transducers composed of a plurality of transducer elements on the surface of a capsule and a mechanical scanning type configured to emit light, and sequentially driving the array-type transducers with electronic switches In this case, an electronic scanning type is shown.
[0004]
[Patent Document 1] JP-A-9-135832 (page 2-5, FIG. 1-6)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ultrasonic diagnostic medical capsule, regardless of the electronic scanning type or the mechanical scanning type, the capsule is moved by peristaltic motion to perform ultrasonic observation. Therefore, it is conceivable that the moving state of the capsule is affected by peristalsis and becomes a stagnant state, or the direction of the capsule changes during the movement. For this reason, when an ultrasonic tomographic image is displayed on a display device for observation, it is difficult to grasp the observation site at a glance of the ultrasonic tomographic image.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and obtains other device information in addition to an ultrasonic tomographic image by an ultrasonic transducer provided in a capsule ultrasonic endoscope, and obtains an ultrasonic tomographic image. It is an object of the present invention to provide a capsule ultrasonic endoscope apparatus which can perform ultrasonic observation by grasping a relationship between the capsule ultrasonic wave and a position in a body cavity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A capsule ultrasonic endoscope apparatus according to the present invention includes a capsule ultrasonic endoscope provided with an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves to obtain echo information in a body cavity, and outputs at least from the capsule ultrasonic endoscope. An ultrasonic observation apparatus having an ultrasonic signal processing unit that processes ultrasonic data to be processed, and a capsule ultrasonic endoscope apparatus, wherein the ultrasonic transducer mounted on the capsule ultrasonic endoscope is When it is a two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer in which a plurality of ultrasonic transducer elements are arranged, processed by silicon micromachining technology,
The two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is provided with at least one device having another function.
[0008]
Another functional device provided in the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is an optical observation unit for obtaining an optical image around the ultrasonic capsule.
[0009]
Alternatively, another functional device provided in the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is a capsule position specifying means for specifying the position of the ultrasonic capsule.
[0010]
According to these configurations, together with the ultrasonic image obtained by the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer, the endoscopic image of the observation target site near the electrostatic ultrasonic transducer is obtained by the optical observation means. By displaying both images, the diagnostic performance can be improved.
[0011]
Alternatively, the position of the capsule ultrasonic endoscope in the body cavity can be accurately grasped based on the output information output from the capsule position specifying means.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a view for explaining a capsule ultrasonic endoscope, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the capsule ultrasonic endoscope, FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a portion indicated by an arrow A in FIG. 1B and a diagram illustrating a c-MUT cell. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a cross section of the c-MUT cell. It is a figure showing c-MUT from which a shape differs.
[0013]
1A illustrates a capsule ultrasonic endoscope, FIG. 1B illustrates a perspective view illustrating a c-MUT, and FIG. 5A illustrates a c-MUT formed in a square shape. FIG. 5B is a view for explaining a polygonal c-MUT.
[0014]
As shown in FIGS. 1A and 2, a capsule ultrasonic endoscope apparatus 1 according to the present embodiment includes an ultrasonic observation apparatus 2 which is an external apparatus including an observation unit 21 such as a CRT, and a capsule ultrasonic endoscope. It is composed of a swallowed capsule ultrasonic endoscope (hereinafter abbreviated as an ultrasonic capsule) 3.
[0015]
In the present embodiment, the transmission and reception of signals between the ultrasonic observation device 2 and the ultrasonic capsule 3 is performed wirelessly, but a signal line is extended from the ultrasonic capsule 3 and A signal may be transmitted and received between the ultrasonic capsule 3 and the ultrasonic observation device 2 by a line.
[0016]
The ultrasonic capsule 3 mainly includes a capsule body 4 and a cap 5. The capsule main body 4 is a hard resin member having biocompatibility, and is formed in a substantially cylindrical shape and one end portion in a substantially hemispherical shape. The cap portion 5 is formed in a substantially hemispherical shape with a resin member having excellent ultrasonic permeability, such as polymethylpentene, polyethylene, or polyether block amide. The capsule 6 is formed by integrally fixing the opening of the capsule body 4 and the opening of the cap 5 with, for example, an adhesive.
[0017]
In the ultrasonic capsule 3, an ultrasonic transducer 31, an ultrasonic signal control unit 7, an amplifier circuit unit 8, a power supply unit 9, and a capsule antenna 10 are provided. Reference numerals 11 and 12 are partition members for dividing the inside of the capsule 6 into a plurality of spaces. The space formed by the partition member 11 and the cap 5 is a watertight space.
[0018]
The ultrasonic transducer 31 transmits and receives ultrasonic waves. The ultrasonic transducer 31 is an electrostatic ultrasonic transducer (hereinafter, also referred to as c-MUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer) 31) formed by processing a silicon semiconductor substrate using silicon micromachining technology, and is manually operated. Regardless, in a silicon process, it is manufactured faithfully and automatically according to the operation sequence in a completely clean environment.
[0019]
The c-MUT 31 of the present embodiment is formed as a circular sector type in which a plurality of c-MUT cells 31a are arranged and the ultrasonic scanning surface is formed in a circular shape, for example.
The c-MUT 31 is disposed in the watertight space, and the watertight space is filled with an ultrasonic transmission medium 13 such as liquid paraffin, water, and carboxymethylcellulose aqueous solution.
[0020]
The surface of the c-MUT 31 is covered with a protective film (see reference numeral 39 in FIG. 3) formed of parylene (polyparaxylylene) or the like having excellent water resistance and chemical resistance.
A balloon (not shown) is attached to the tip of the capsule 6 so as to cover the cap 5.
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 4, the cell shape of each c-MUT cell 31a constituting the c-MUT 31 is formed, for example, in a hexagonal shape. The plurality of c-MUT cells 31a,..., 31a are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows at a predetermined small pitch in a honeycomb structure to form a circular aperture on the ultrasonic scanning surface.
[0022]
The c-MUT cell 31a mainly includes a lower electrode 37d formed on a silicon substrate 35, an insulating support 36 for setting a distance between the electrodes, a silicon membrane 38 formed of silicon or a silicon compound, and an upper electrode 37u. Is configured. The lower electrode 37d is provided on the upper surface of the silicon substrate 35, and the upper electrode 37u is provided on the upper surface of the silicon membrane 38. Reference numeral 40 denotes a vacuum gap (hereinafter, abbreviated as a gap), which is a damping layer of the silicon membrane 38 in the present embodiment.
[0023]
On a silicon substrate 35 on which a plurality of c-MUT cells 31a are arranged, an access circuit forming section 43 provided with an access circuit formed of a c-MOS integrated circuit and wiring electrodes 44 are provided in a layered manner. The upper electrode 37u provided on the silicon membrane 38 is a ground electrode, and the lower electrode 37d is a signal input / output electrode. The upper surface of the upper electrode 37u is covered with the protective film 39.
[0024]
The ultrasonic signal controller 7 shown in FIG. 2 gives a predetermined phase difference to each of the c-MUTs 31 to control the drive so as to transmit and receive ultrasonic waves, and the echo signals received by these c-MUTs 31. Is converted into an ultrasonic observation image signal that can be output from the capsule antenna 10.
[0025]
Each of the c-MUT cells 31a of the c-MUT 31 can be switched between a transmitting state and a receiving state by the ultrasonic signal control unit 7. Then, the ultrasonic wave is emitted by the application of the driving voltage signal in the transmitting state, and the echo information reflected by the organ in the living body and its boundary is received in the receiving state.
[0026]
The amplification circuit 8 amplifies the echo information received by the c-MUT 31 and outputs the information to the ultrasonic signal control unit 7.
[0027]
The power supply unit 9 is, for example, a small button type battery and supplies power to the ultrasonic signal control unit 7. The capsule antenna 10 transmits and receives signals to and from an observation side antenna 25 of the ultrasonic observation apparatus 2 which will be described later.
[0028]
The ultrasonic observation apparatus 2 mainly includes the observation unit 21, an image processing unit 22 for ultrasonic observation, an amplifier circuit 23, a transmission / reception circuit 24, and an observation antenna 25.
The observation side antenna 25 exchanges signals with the capsule antenna 10. The transmission / reception circuit 24 processes a signal received by the observation-side antenna 25 or a signal output from the observation-side antenna 25.
[0029]
The amplification circuit 23 amplifies at least the image signal for ultrasonic observation transmitted from the ultrasonic capsule 3. The ultrasonic observation image processing unit 22 generates an ultrasonic observation image signal transmitted from the ultrasonic capsule 3 into a video signal such as a B-mode image, a Doppler image, or a harmonic imaging image and outputs the image signal to the observation unit 21. I do. The observation section 21 displays an ultrasonic tomographic image based on the video signal generated by the ultrasonic observation image processing section 22.
[0030]
In the present embodiment, a configuration is shown in which the cell shape of the c-MUT cells 31a is formed in a hexagonal shape and they are arranged and arranged in a honeycomb structure. It is not limited to.
[0031]
Further, in the present embodiment, the plurality of c-MUT cells 31a are aligned and arranged, and the opening shape of the ultrasonic scanning surface is circular. However, the ultrasonic scanning surface formed by aligning and forming the c-MUT cells 31a. The shape of the opening and the size of the opening are not limited to those shown in the figure, and the c-MUT cells 31a are arranged to form a square c-MUT 31B as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 5B, the c-MUT cells 31a may be arranged to form a polygonal c-MUT 31C such as an octagonal shape.
[0032]
The operation of the capsule ultrasonic endoscope apparatus 1 configured as described above will be described.
For example, when performing ultrasonic observation of the vicinity of the esophagus and small intestine with the ultrasonic capsule 3, first, the subject has an ultrasonic capsule in which a predetermined amount of an ultrasonic transmission medium has been injected into the balloon and the ultrasonic observation state is being obtained. Swallow 3. Then, the swallowed ultrasonic capsule 3 moves in the esophagus by peristalsis. At this time, since the c-MUT 31 is sector-scanned by the ultrasonic signal control unit 7, ultrasonic waves are emitted from each c-MUT cell 31a.
[0033]
On the other hand, these c-MUT cells 31a receive the echo information reflected from the living tissue, amplify the information by the amplifier circuit 8, and output the amplified information to the ultrasonic signal controller 7. Then, the ultrasonic signal controller 7 generates an ultrasonic observation image signal, and the ultrasonic observation image signal is output from the capsule antenna 10 to the observation antenna 25.
[0034]
In the ultrasonic observation apparatus 2 having received the ultrasonic observation image signal from the ultrasonic capsule 3, the ultrasonic observation apparatus 2 transmits the ultrasonic observation image signal to the amplification circuit 23 via the transmission / reception circuit 24, and the amplification circuit 23 amplifies the signal. An image signal for ultrasonic observation is generated by the image processing unit for observation 22 into a video signal capable of ultrasonic observation, such as a B-mode image, a Doppler image, or a harmonic imaging image, and is output to the observation unit 21.
Thereby, an ultrasonic tomographic image is displayed on the screen of the observation unit 21, and ultrasonic observation of the target observation region can be performed.
[0035]
As described above, the ultrasonic transducer arranged in the capsule ultrasonic endoscope is configured as an electrostatic ultrasonic transducer in which a plurality of c-MUT cells are arranged on a silicon semiconductor substrate using silicon micromachining technology. As a result, a lead-free ultrasonic transducer can be realized.
[0036]
In addition, by using silicon micromachining technology, an electrostatic ultrasonic transducer configured by arranging fine c-MUT cells is automatically created in a clean environment. It is possible to provide a highly reliable and fine ultrasonic transducer at a low cost without any trouble caused by the variation.
[0037]
Furthermore, by manufacturing the c-MUT cell with the cell shape and the opening shape of the ultrasonic scanning surface being set to a desired shape and size, the capsule ultrasonic endoscope can be reduced in size and the degree of freedom in design can be improved. Can be achieved.
[0038]
In the above-described embodiment, the configuration in which the c-MUT cell 31 is switched between the transmission state and the reception state to perform transmission and reception by one c-MUT cell 31a has been described. However, as shown in FIG. The plurality of c-MUT cells are configured by a transmission cell 31f dedicated to transmission, a reception cell 31g dedicated to reception, and an unused cell 31h having neither the transmission function nor the reception function. It may be.
[0039]
Another arrangement of the c-MUT cells constituting the ultrasonic transducer will be described with reference to FIG.
FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a configuration in which the arranged c-MUT cells are divided into transmission cells, reception cells, and unused cells, and FIG. 6B is a diagram illustrating the arranged c-MUT cells. It is a figure which shows the other example of a structure which divided | segmented the cell into the cell for transmission, the cell for reception, and an unused cell.
[0040]
As shown in FIG. 6A, a transmission / reception cell group 31k composed of a pair of transmission cells 31f and a reception cell 31g and an integrated non-use cell group 31m in which the non-use cells 31h are formed in a band-like group are formed. The integrated non-use cell group 31m and the transmission / reception cell group 31k are arranged alternately in the column direction, for example, to form a c-MUT 31H.
[0041]
As a result, the integrated non-use cell group 31m is arranged between the transmission / reception cell group 31k arranged in the column direction and the transmission / reception cell group 31k arranged in the column direction, and the transmission / reception cell group 31k arranged in the column direction is arranged. A physical predetermined interval formed by the integrated non-use cell group 31m can be provided between them to reduce crosstalk. Therefore, an ultrasonic tomographic image with good image quality can be obtained.
[0042]
In addition, instead of configuring the transmission / reception cell group 31k with a pair of transmission cells 31f and reception cells 31g, as shown in FIG. 6B, two transmission cells 31f and one reception cell 31g transmit / receive cells 31g. A group 31n is formed, for example, a substantially strip-shaped integrated non-use cell group 31m is arranged between the transmission / reception cell group 31n arranged in the row direction and the transmission / reception cell group 31n arranged in the row direction, and arranged in the row direction. The c-MUT 31J may be configured to provide a physical predetermined interval formed by the integrated non-use cell group 31m between the transmitted / received cell groups 31n.
[0043]
In addition, although the configuration example in which the c-MUT cells constituting the c-MUT are the reception cell 31g, the transmission cell 31f, and the unused cell 31h has been described, the electrodes 37u provided in the plurality of reception cells 31g, An integrated receiving cell group in which the electrodes 37u and 37d provided in the plurality of transmission cells 31f are integrally electrically connected to each other to form an integrated receiving cell group in which the respective 37d are electrically connected to each other. A c-MUT is configured by forming a transmission cell group and the integrated non-use cell group, and arranging the integrated cell groups in rows or columns as shown in FIG. 6 (a) or FIG. 6 (b). You may make it.
[0044]
In the above-described embodiment, the c-MUT is an electronic scanning type. However, the c-MUT is not limited to the electronic scanning type, and the c-MUT is also used in a mechanical scanning type ultrasonic capsule. Is also good.
[0045]
Specifically, as shown in FIG. 7, c-MUT cells 31a are arranged to form a c-MUT 60 having an ultrasonic scanning surface in a disk shape. At this time, the upper electrodes 37u and the lower electrodes 37d of the c-MUT cells 31a constituting the c-MUT 60 are electrically connected. Then, the c-MUT 60 is disposed on the housing 62 which is supported so as to rotate integrally with the drive shaft of the drive motor 61, thereby forming the ultrasonic capsule 3A.
[0046]
Reference numeral 63 denotes a rotary encoder that detects the rotation state of the housing 62 in order to detect the rotation angle of the c-MUT 31 provided in the housing 62. The detection result of the rotary encoder 63 is input to an encoder control unit 64 provided in the ultrasonic signal control unit 7, and is converted into a rotation angle signal that can be output from the capsule antenna 10. The rotation angle signal output from the capsule antenna 10 is processed by the ultrasonic observation image processing unit 22 of the ultrasonic observation apparatus 2. Reference numeral 65 denotes a capsule main body member also serving as a partition, and reference numeral 66 denotes an O-ring for maintaining watertightness.
[0047]
In the ultrasonic capsule 3A, by driving the drive motor 61, the housing 62 is rotated by the driving force of the motor. Thus, the rotary encoder 63 detects the rotation angle of the housing 62, and the c-MUT 60 transmits and receives ultrasonic waves while rotating. That is, radial scanning is performed to acquire echo information of the tomographic plane. At this time, the ultrasonic signal control unit 7 generates an image signal for ultrasonic observation and transmits it to the ultrasonic observation device 2, and sequentially transmits a rotation angle signal to the ultrasonic observation device 2.
[0048]
As a result, the ultrasonic observation image processing unit 22 of the ultrasonic observation apparatus 2 performs envelope detection, logarithmic amplification, A / D conversion, and the like on the ultrasonic observation image signal transmitted from the ultrasonic capsule 3A. In addition to performing various known processes, a process of converting digital echo data in a polar coordinate system into a rectangular coordinate system that can be output to the observation unit 21 based on the rotation angle signal is performed, and a video signal is generated and transmitted to the observation unit 21. Output.
Thus, an ultrasonic tomographic image can be displayed on the screen of the observation unit 21 and ultrasonic observation of the target observation site can be performed.
[0049]
A modified example of the c-MUT will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration and operation of the c-MUT band, FIG. 9 is a diagram illustrating an ultrasonic capsule provided with the c-MUT band, and FIG. 8A is a diagram illustrating the c-MUT band. FIG. 8B is a view showing the configuration, FIG. 8B is a view for explaining the operation of the c-MUT strip shown in FIG. 8A, and FIG. 9A is an example of the arrangement of the c-MUT strip in a capsule. FIG. 9B is a diagram showing another example of the arrangement of the c-MUT band on the capsule, and FIG. 9C is a diagram showing another example of the arrangement of the c-MUT band on the capsule.
[0050]
As shown in FIG. 8A, the c-MUT band 92 includes a plurality of c-MUT chips 94 in which a plurality of c-MUT cells are arranged on a flexible flat substrate 93 to form a predetermined chip. Are mounted and arranged at predetermined intervals. That is, the c-MUT strip 92 is a so-called c-MUT chip mounting board. The c-MUT strip 92 can be deformed into a predetermined shape as shown in FIG. 8B by mounting and arranging a plurality of c-MUT chips 94 at predetermined intervals.
[0051]
Therefore, as shown in FIG. 9A, the c-MUT strip 92 is formed on the inner peripheral surface of, for example, an end portion of the capsule 90 formed of a resin member having excellent ultrasonic transmission properties, as shown in FIG. By arranging them in a circumferential direction substantially orthogonal to them, an ultrasonic capsule 3B capable of obtaining a radial ultrasonic tomographic image by electronic scanning is configured.
[0052]
By arranging the c-MUT band 92 in a direction substantially parallel to the capsule central axis, for example, on the end side inner peripheral surface of the capsule 90 as shown in FIG. An ultrasonic capsule 3C capable of obtaining a linear ultrasonic tomographic image is configured. Further, as shown in FIG. 9 (c), the c-MUT band-shaped body 92 is placed on the inner peripheral surface of the capsule 90, for example, on the end side, in the circumferential direction substantially perpendicular to the capsule central axis and the capsule central axis. By arranging them in substantially parallel directions, a biplane type ultrasonic capsule 3D capable of obtaining radial and linear ultrasonic tomographic images by electronic scanning is configured.
[0053]
(2nd Embodiment)
10 to 12 relate to a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a view for explaining a c-MUT having a through-hole formed therein. FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of an endoscope, and FIG. 12 is a block diagram illustrating the configuration of a capsule ultrasonic endoscope apparatus.
[0054]
The configuration of the capsule ultrasonic endoscope apparatus will be described with reference to FIGS.
As shown in the figure, a ring-shaped c-MUT 31E is provided in the ultrasonic capsule 3E of the present embodiment. At a substantially central portion of the c-MUT 31E, a through hole 24a having a predetermined inner diameter is formed. In the through-hole 24a of the c-MUT 31E provided in the ultrasonic capsule 3E, an imaging device 95 including a CCD or a C-MOS serving as an optical observation unit is provided. A plurality of illumination members 96, such as LED illuminations, serving as optical observation means, are provided around the outer periphery of the c-MUT 31E.
[0055]
In addition, in the capsule 6, in addition to the ultrasonic signal control unit 7, an imaging signal control unit 97 electrically connected to the imaging device 95 is provided. The imaging signal control unit 97 is for driving the imaging device 95 and for outputting an electrical signal obtained by photoelectrically converting an optical image formed on an imaging surface of the imaging device 95 from the capsule antenna 10 for endoscope observation. Convert to image signal.
[0056]
On the other hand, the ultrasound observation apparatus 2A generates an endoscope observation image signal transmitted from the imaging signal control unit 97 via the capsule antenna 10 into an endoscope observation video signal. An image processing unit 98 is provided.
[0057]
In the present embodiment, a balloon (not shown) is formed of a resin member having an ultrasonic transmission property and a certain light transmission property. Further, the formation position of the through-hole 24a is not limited to the central portion, and can be appropriately changed according to the observation purpose. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0058]
The operation of the capsule ultrasonic endoscope apparatus 1A configured as described above will be described.
For example, when the ultrasonic capsule 3E performs ultrasonic observation near the esophagus and the small intestine, the c-MUT 31E performs sector scanning to transmit and receive ultrasonic waves, and sets the imaging device 95 in an imaging state to provide illumination. An optical image of the observation site illuminated by the member 96 is formed on the imaging surface.
[0059]
Therefore, the echo information received by the c-MUT cell 31a is input to the ultrasonic signal control unit 7 in the ultrasonic capsule 3E via the amplification circuit 8, and the echo signal is input to the imaging signal control unit 97 by the imaging device 95. The photoelectrically converted electric signal is input.
[0060]
Then, the ultrasonic observation image signal generated by the ultrasonic signal control unit 7 is output from the capsule antenna 10 to the observation antenna 25. Further, the endoscope observation image signal generated by the imaging signal control unit 97 is output from the capsule antenna 10 to the observation antenna 25.
[0061]
The ultrasonic observation apparatus 2A that has received the ultrasonic observation image signal and the endoscope observation signal transmitted from the ultrasonic capsule 3 converts the ultrasonic observation image signal amplified by the amplifier circuit 23 into an ultrasonic observation image signal. The image processing unit 22 generates a B-mode image, a Doppler image, a harmonic imaging image, or the like into a video signal that can be observed by ultrasonic waves and outputs the signal to the observation unit 21. The image signal is generated into an image signal that can be observed by the endoscope, and is output to the observation unit 21. Then, the endoscopic observation image is displayed on the screen of the observation unit 21 together with the ultrasonic tomographic image.
[0062]
In other words, not only the ultrasonic tomographic image but also the endoscopic observation image of the body wall or the like of the observation site displayed on the ultrasonic tomographic image can be displayed on the observation unit 21, so that the endoscopic image of the observation site is displayed. And the ultrasonic tomographic image are displayed at the same time, thereby improving diagnostic performance.
[0063]
In addition, by observing the endoscopic observation image displayed on the observation unit 21, it is possible to determine which digestive tract is the part captured by the ultrasonic tomographic image due to a difference in the appearance of the mucous membrane of the body wall. Easy to do. For this reason, in particular, the data on the ultrasonic tomographic image and the data on the endoscopic observation image transmitted from the ultrasonic capsule are stored in a storage device (not shown) of the ultrasonic observation device, and the ultrasonic tomographic image is collectively obtained after the examination is completed. In the case of observing the target, the digestive tract can be identified by viewing the endoscopic image by simultaneously displaying the endoscopic image and the ultrasonic tomographic image of the observation site. An ultrasonic tomographic image can be easily found.
[0064]
As described above, by forming a through hole in the c-MUT provided in the ultrasonic capsule, an imaging unit can be provided in the c-MUT by effectively utilizing the space in the cap unit. This makes it possible to provide a capsule for in-vivo observation that enables ultrasonic observation and endoscopic observation.
The c-MUT may be provided with a through-hole for an illumination unit and the like in addition to a through-hole for an imaging unit.
[0065]
(Third embodiment)
13 to 17 relate to a third embodiment of the present invention, FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a multifunctional ultrasonic transducer and an ultrasonic capsule in which the multifunctional ultrasonic transducer is arranged, and FIG. 14 is a multifunctional ultrasonic transducer. FIG. 15 is a diagram illustrating an inspection state using an ultrasonic capsule, and FIG. 16 is a diagram illustrating another configuration example of a multifunctional ultrasonic transducer provided with a silicon light emitting element and a silicon light receiving element. FIG. 17 is a diagram for explaining a configuration of a multifunctional ultrasonic transducer further provided with a microgyro sensor.
[0066]
FIG. 13A is a diagram illustrating an ultrasonic capsule in which a multifunctional ultrasonic transducer is arranged, FIG. 13B is a diagram illustrating a configuration of the multifunctional ultrasonic transducer, and FIG. FIG. 16B is a view for explaining the configuration of a different multifunctional ultrasonic transducer, FIG. 16B is a view showing another arrangement example of a silicon light emitting element and a silicon light receiving element, and FIG. It is a figure showing an example of arrangement.
[0067]
As shown in FIGS. 13A and 13B, a multifunctional ultrasonic transducer 122 is provided in the ultrasonic capsule 3F of the present embodiment instead of the imaging device 95 and the lighting member 96 shown in the second embodiment. Is placed. The illustration of the ultrasonic observation apparatus 2A is omitted.
[0068]
The multifunctional ultrasonic transducer 122 has a ring-shaped c-MUT 131 as an optical observation unit, in addition to a ring-shaped c-MUT 131 formed by using a silicon micromachining technique and having an ultrasonic scanning surface having an opening shape. A light emitting element portion 123 formed of a silicon light emitting element and a light receiving element portion 124 formed of a silicon light receiving element are provided side by side so as to be located on the same plane at the center.
The light emitting element unit 123 is, for example, one of a light emitting diode and a laser diode, and the light receiving element unit 124 is one of a C-MOS, a CCD, a SIT, a CMD, and a VMIS. Reference numeral 126 is a buffer area.
[0069]
As shown in FIG. 14, in the c-MUT 131 of the present embodiment, for example, a first intermediate dielectric layer 41 and a second intermediate dielectric layer 42 are provided on a silicon substrate 35 on which a plurality of c-MUT cells 131a are arranged. Has formed. Various control circuits 43a, 43b formed of c-MOS integrated circuits for controlling the light emitting element section 123 and the light receiving element section 124 in addition to the access circuit forming section (not shown) are provided in these dielectric layers 41, 42. , 43c,... And wiring electrodes 44a, 44b, 44c, 44d,.
[0070]
The lower electrode 37d and the wiring electrode 44a, the wiring electrode 44a and the wiring electrode 44b, the wiring electrode 44b and the wiring electrode 44c, the wiring electrode 44c and the control circuit 43c, the wiring electrode 44d and the control circuit 43b, the wiring electrode 44d and the control circuit 43c, and the like. Are electrically connected by via holes 45, respectively.
Other configurations are the same as those of the second embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0071]
The operation of the capsule ultrasonic endoscope apparatus configured as described above will be described.
For example, when performing ultrasound observation near the esophagus and small intestine with the ultrasound capsule 3F, for example, as shown in FIG. 15, the balloon 100 provided in the ultrasound capsule 3F is inflated and brought into close contact with the body wall. The ultrasonic capsule 3F is moved by a peristaltic motion in a balloon inflated state.
[0072]
Then, the c-MUT 131 performs sector scanning to transmit and receive ultrasonic waves, and sets the light receiving element unit 124 in an imaging state to form an optical image of an observation site illuminated by the light emitting element unit 123 on an imaging surface. Image.
[0073]
As a result, the echo information received by the c-MUT cell 131a is input to the ultrasonic signal control unit 7 in the ultrasonic capsule 3F via the amplifier circuit 8, and the imaging signal control unit 97 includes the light receiving element. The electrical signal photoelectrically converted by the unit 124 is input.
[0074]
Then, the ultrasonic observation image signal generated by the ultrasonic signal control unit 7 is output from the capsule antenna 10 to the observation antenna 25. Further, the endoscope observation image signal generated by the imaging signal control unit 97 is output from the capsule antenna 10 to the observation antenna 25.
[0075]
The ultrasonic observation apparatus 2A that has received the ultrasonic observation image signal and the endoscope observation signal transmitted from the ultrasonic capsule 3 converts the ultrasonic observation image signal amplified by the amplifier circuit 23 into an ultrasonic observation image signal. The image processing unit 22 generates a B-mode image, a Doppler image, a harmonic imaging image, or the like into a video signal that can be observed by ultrasonic waves and outputs the signal to the observation unit 21. The image signal is generated into an image signal that can be observed by the endoscope, and is output to the observation unit 21. Then, the endoscopic observation image is displayed on the screen of the observation unit 21 together with the ultrasonic tomographic image.
[0076]
That is, in the present embodiment, since the multifunctional ultrasonic transducer 122 is configured, only the ultrasonic tomographic image is provided to the observation unit 21 as in the second embodiment without providing the imaging device 95 and the illumination member 96. Rather, by displaying an endoscopic observation image of the body wall or the like of the observation site displayed in this ultrasonic tomographic image, and simultaneously displaying the endoscopic image and the ultrasonic tomographic image of the observation site, The diagnostic ability can be improved.
[0077]
In addition, by observing the endoscopic observation image displayed on the observation unit 21, it is possible to determine which digestive tract is the part captured by the ultrasonic tomographic image due to a difference in the appearance of the mucous membrane of the body wall. Easy to do. For this reason, in particular, the data on the ultrasonic tomographic image and the data on the endoscopic observation image transmitted from the ultrasonic capsule are stored in a storage device (not shown) of the ultrasonic observation device, and are collectively collected after the end of the examination or after a predetermined time has elapsed. When observing an ultrasonic tomographic image by using an endoscopic image, the endoscope image of the observation site and the ultrasonic tomographic image can be displayed simultaneously, so that the digestive tract can be identified by viewing the endoscopic image. An ultrasonic tomographic image near the observation site can be easily found.
[0078]
Note that, in the present embodiment, a configuration is shown in which the c-MUT 131 of the multifunctional ultrasonic transducer 122 is formed in a ring shape, and the light emitting element unit 123 and the light receiving element unit 124 disposed in the center are formed in a circular shape. However, the c-MUT shape of the multifunctional ultrasonic transducer and the shapes and arrangement positions of the light emitting element portion and the light receiving element portion are not limited to these. For example, as shown in FIG. May be provided at the center of the c-MUT 131, and the square light emitting elements 123 may be provided at the four corners of the c-MUT 131 to form the square multifunctional ultrasonic transducer 127.
[0079]
Also, as shown in FIG. 16B, a polygonal light receiving element portion 124 is provided at the center of the ring-shaped c-MUT 131, and a polygonal light emitting element portion 123 is provided around the polygonal light receiving element portion 124. A multifunctional ultrasonic transducer 128 may be formed by providing a plurality of ultrasonic transducers.
[0080]
Further, as shown in FIG. 16C, a circular c-MUT 131 is formed, and for example, a polygonal light-emitting element section 123 and a light-receiving element section 124 are regularly arranged around the c-MUT 131 to provide a multi-function. An ultrasonic transducer 129 may be formed.
[0081]
As described above, in addition to the c-MUT using the silicon micromachining technology, the light emitting element portion and the light receiving element portion each composed of a silicon element are provided side by side to form a multifunctional ultrasonic transducer. By arranging the ultrasonic transducer in the cap portion to constitute the ultrasonic capsule, the ultrasonic capsule can be provided without providing a separate imaging unit and illumination unit in addition to the multifunctional ultrasonic transducer in the ultrasonic capsule. Can be configured.
[0082]
This realizes a small-sized ultrasonic capsule having an endoscopic observation function in addition to the ultrasonic observation function.
[0083]
In addition, by appropriately setting the arrangement of the c-MUT cells, the aperture shape of the ultrasonic transducer can be set to a desired shape and size, and the shape, size, and quantity of the light emitting element unit and the light receiving element unit can be reduced. The degree of freedom in designing the ultrasonic capsule can be increased by appropriately setting the multifunctional ultrasonic transducer.
Other operations and effects are the same as those of the above-described embodiment.
[0084]
Here, a modified example of the multifunctional ultrasonic transducer will be described with reference to FIG. FIG. 17A is a diagram illustrating another configuration of the multifunctional ultrasonic transducer, and FIG. 17B is a diagram illustrating the configuration of the capsule ultrasonic endoscope apparatus.
[0085]
As shown in FIGS. 17A and 17B, the multifunctional ultrasonic transducer 132 according to the present embodiment further includes a c-MUT 131, a light emitting element unit 123 serving as an optical observation unit, and a light receiving element unit 124. As the capsule position specifying means, electrostatic micro gyro sensors (hereinafter, referred to as gyros) 133 and 134 which detect the movement of the ultrasonic capsule and detect the positions in the X direction and the Y direction are provided side by side.
[0086]
Then, the multifunctional ultrasonic transducer 132 is arranged in the ultrasonic capsule 3G to constitute the capsule ultrasonic endoscope apparatus 1B.
The ultrasonic capsule 3G is provided with a gyro control unit 135 that converts a position detection signal output from the electrostatic micro gyro sensors 133 and 134 into a capsule position notification signal that can be output from the capsule antenna 10. The sound wave observation device 2B is provided with a position information calculation processing unit 136 that performs calculation processing on the capsule position notification signal and outputs capsule position information to the observation unit 21.
[0087]
As described above, in addition to the c-MUT using the silicon micromachining technology, the light-emitting element unit and the light-receiving element unit composed of silicon elements are provided side by side, and the electrostatic microgyro sensors for the X and Y directions are provided. By forming a multifunctional ultrasonic transducer, and arranging the multifunctional ultrasonic transducer in the cap part to form an ultrasonic capsule, the observation part can display not only an ultrasonic tomographic image but also an ultrasonic tomographic image. It is possible to perform quantitative display of an endoscopic observation image of a body wall or the like of an observation site displayed on the ultrasonic tomographic image and capsule position information for notifying the position of the ultrasonic capsule.
[0088]
By this, when observing an ultrasonic tomographic image, not only can an ultrasonic tomographic image projected by an endoscopic observation image displayed together with this ultrasonic tomographic image be specified, but also which digestive tract can be specified. By considering the movement distance and the like from the capsule position information, it is possible to specify which part of the digestive tract.
[0089]
Note that a multifunctional ultrasonic transducer may be configured by providing only an electrostatic microgyro sensor in addition to the c-MUT. As a result, an ultrasonic capsule capable of quantitatively detecting the moving position of the ultrasonic capsule by the electrostatic microgyro sensor can be provided at low cost.
[0090]
It should be noted that the present invention is not limited to only the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
[0091]
[Appendix]
According to the above-described embodiment of the present invention as described in detail above, the following configuration can be obtained.
[0092]
(1) A capsule ultrasonic endoscope provided with an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves to obtain echo information in a body cavity, and an ultrasonic processing at least ultrasonic data output from the capsule ultrasonic endoscope. In a capsule ultrasonic endoscope apparatus including an ultrasonic observation apparatus including an ultrasonic signal processing unit,
When the ultrasonic transducer mounted on the capsule ultrasonic endoscope is a two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer in which a plurality of ultrasonic transducer elements are arranged, processed by silicon micromachining technology,
A capsule ultrasonic endoscope apparatus, wherein the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is provided with at least one device having another function.
[0093]
(2) The capsule ultrasonic endoscope apparatus according to appendix 1, wherein the other functional device provided in the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is an optical observation unit that obtains an optical image around an ultrasonic capsule. .
[0094]
(3) The optical observation unit according to Supplementary Note 2, wherein the optical observation unit is a light emitting element unit configured to irradiate an observation target site formed of a silicon semiconductor substrate and an imaging unit configured to image the observation target site illuminated by the light emitting element unit. Capsule ultrasonic endoscope device.
[0095]
(4) When the light emitting element unit and the imaging unit are provided,
The capsule ultrasound according to Appendix 3, wherein an imaging signal control unit is provided in the capsule ultrasound endoscope, and an imaging signal processing unit that processes an imaging signal output from the imaging signal control unit is provided in the ultrasound observation apparatus. Endoscope device.
[0096]
(5) The capsule ultrasonic endoscope apparatus according to supplementary note 1, wherein the other functional device provided in the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is a capsule position specifying means for specifying a position of an ultrasonic capsule.
[0097]
(6) The capsule ultrasonic endoscope apparatus according to Appendix 5, wherein the capsule position specifying means is an electrostatic microgyro sensor corresponding to an X direction and a Y direction formed of a silicon semiconductor substrate.
[0098]
(7) When providing the electrostatic micro gyro sensor,
7. The capsule ultrasonic endoscope according to supplementary note 6, wherein a gyro control unit is provided in the capsule ultrasonic endoscope, and an arithmetic processing unit that processes a detection signal output from the gyro control unit is provided in the ultrasonic observation device. apparatus.
[0099]
(8) The capsule ultrasonic endoscope apparatus according to supplementary note 1, wherein the electrostatic ultrasonic transducer having the two-dimensional array structure has a band shape.
[0100]
(9) The capsule ultrasonic endoscope apparatus according to supplementary note 8, wherein a pair of the electrostatic ultrasonic transducers having the two-dimensional array structure is provided, and each of the electrostatic ultrasonic transducers is orthogonally arranged.
[0101]
(10) The capsule ultrasonic endoscope apparatus according to Supplementary Note 8 or 9, wherein the electrostatic ultrasonic transducer having the two-dimensional array structure is arranged around the side trunk of the capsule unit.
[0102]
(11) The capsule ultrasonic endoscope apparatus according to supplementary note 10, wherein the electrostatic ultrasonic transducer having the two-dimensional array structure is arranged along a curved surface of the capsule section.
[0103]
(12) A capsule ultrasonic endoscope provided with an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves to obtain echo information in a body cavity, and at least an ultrasonic processing unit for processing ultrasonic data output from the capsule ultrasonic endoscope. In a capsule ultrasonic endoscope apparatus including an ultrasonic observation apparatus including an ultrasonic signal processing unit,
The ultrasonic transducer mounted on the capsule ultrasonic endoscope is a two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer in which a plurality of ultrasonic transducer elements are arranged in a ring shape, processed by silicon micromachining technology. One day,
A capsule ultrasonic endoscope apparatus comprising: an imaging device provided in a central portion of the ultrasonic transducer; and an illumination member provided around the imaging device.
[0104]
(13) When providing the imaging device and the illumination member,
13. The capsule ultrasonic apparatus according to claim 12, wherein the capsule ultrasonic endoscope is provided with an imaging signal control unit, and the ultrasonic observation device is provided with an imaging signal processing unit for processing an imaging signal output from the imaging signal control unit. Endoscope device.
[0105]
(14) The electrostatic ultrasonic transducer having the two-dimensional array structure has a two-terminal structure in which upper electrodes and lower electrodes of the ultrasonic transducer element are electrically connected to each other. A capsule ultrasonic endoscope apparatus according to claim 1.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a capsule for performing ultrasonic observation by grasping the relationship between an ultrasonic tomographic image obtained by an ultrasonic transducer provided in a capsule ultrasonic endoscope and a position in a body cavity An ultrasonic endoscope device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 to FIG. 5 relate to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a view for explaining a capsule ultrasonic endoscope.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a capsule ultrasonic endoscope.
FIG. 3 is an enlarged view of a portion indicated by an arrow A in FIG. 1B and a diagram for explaining a c-MUT cell.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a cross section of a c-MUT cell.
FIG. 5 is a diagram showing c-MUTs having different ultrasonic scanning plane shapes.
FIG. 6 is a view for explaining another arrangement configuration of the c-MUT cell constituting the ultrasonic transducer.
FIG. 7 is a diagram illustrating another configuration of the c-MUT.
FIG. 8 shows a modification of the c-MUT with reference to FIGS. 8 and 9, and FIG. 8 is a view for explaining the configuration and operation of the c-MUT strip.
FIG. 9 is a view for explaining an ultrasonic capsule provided with a c-MUT band.
FIG. 10 to FIG. 12 relate to a second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a view for explaining a c-MUT having a through hole formed therein.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a capsule ultrasonic endoscope in which a c-MUT having a through hole is arranged.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a capsule ultrasonic endoscope apparatus.
13 to 16 show a third embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows a configuration of a multifunctional ultrasonic transducer and an ultrasonic capsule in which the multifunctional ultrasonic transducer is arranged.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a cross section of a multifunctional ultrasonic transducer.
FIG. 15 is a diagram illustrating an inspection state using an ultrasonic capsule.
FIG. 16 is a view for explaining another configuration example of a multifunctional ultrasonic transducer provided with a silicon light emitting element and a silicon light receiving element.
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a multifunctional ultrasonic transducer further provided with a microgyro sensor.
[Explanation of symbols]
30 Ultrasonic observation unit
122 ... Multifunctional ultrasonic transducer
123: Light emitting element section
124 ... light receiving element
131 ... Electrostatic ultrasonic transducer (c-MUT)

Claims

A capsule ultrasound endoscope provided with an ultrasound transducer for transmitting and receiving ultrasound to obtain echo information in a body cavity, and an ultrasound signal processing for processing at least ultrasound data output from the capsule ultrasound endoscope In a capsule ultrasonic endoscope device comprising an ultrasonic observation device having a portion,
When the ultrasonic transducer mounted on the capsule ultrasonic endoscope is a two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer in which a plurality of ultrasonic transducer elements are arranged, processed by silicon micromachining technology,
A capsule ultrasonic endoscope apparatus, wherein at least one device having another function is provided in the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer.

The capsule ultrasonic device according to claim 1, wherein the other functional device provided in the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is an optical observation unit that obtains an optical image around the ultrasonic capsule. Endoscope device.

The capsule ultrasonic endoscope according to claim 1, wherein the other functional device provided in the two-dimensional array type electrostatic ultrasonic transducer is a capsule position specifying unit that specifies a position of an ultrasonic capsule. Mirror device.