JP2006150053A - カプセル型超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エコー信号及びモータの回転位置信号を良好に送信可能で、簡易で且つ組込み性が向上可能で小型なカプセル本体を備えたカプセル型超音波診断装置を実現する。
【解決手段】カプセル型超音波診断装置１は、超音波パルスを生体組織に対して送波し、この生体組織から反射される超音波パルスを受波してエコー信号を得る超音波振動子２１と、この超音波振動子２１を回転させるモータ部４４と、このモータ部４４の回転位置を検知する回転位置検知部としてカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３と磁気センサ４５とで構成されているエンコーダ４６とを有し、超音波振動子２１が得たエコー信号にエンコーダ４６からのエンコーダ信号を重畳して送信する、体内に導入可能なカプセル本体２と、このカプセル本体２から送信された重畳信号を受信し、この受信した重畳信号を信号処理して超音波断層画像を生成する超音波観測装置３と、を具備して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体内において、超音波振動子から超音波パルスを生体組織に対して送波し、生体組織から反射される超音波パルスを受波して得たエコー信号を信号処理して超音波断層画像を生成するカプセル型超音波診断装置に関する。

従来、超音波診断装置は、広く用いられている。超音波診断装置は、例えば、超音波内視鏡と超音波観測装置とを有して構成されている。前記超音波内視鏡は、体腔内に挿入可能な挿入部の先端に超音波振動子を有している。前記超音波観測装置は、前記超音波内視鏡の超音波振動子から超音波パルスを生体組織に対して送波し、生体組織から反射される超音波パルスを受波して得たエコー信号を信号処理して超音波断層画像を構築し、モニタに画像表示させている。

このような従来の超音波診断装置では、得られた超音波断層画像に対応する被検体の位置を把握できるようにする必要があるため、前記超音波振動子の位置と受信したエコー信号との関係を正確に取得することが重要となる。このとき、前記超音波振動子の位置がずれると画像にずれが生じてしまうため、前記超音波振動子の位置を正確に検出してずれを補正する必要がある。

このため、前記従来の超音波診断装置は、例えば、特開平５−１６８６３５号公報や特開平８−１９５３８号公報に記載されているように前記超音波振動子の位置を検出するために、超音波振動子を回転させるモータにエンコーダ等の回転位置検知部を設け、この回転位置検知部により検出された前記モータの回転位置信号と、実際の超音波振動子の位置（走査している位置）とが一致するように補正して正確な位置情報を有する超音波断層画像を得るものが提案されている。

前記特開平５−１６８６３５号公報や特開平８−１９５３８号公報に記載の超音波診断装置は、前記超音波振動子により得られたエコー信号及び前記回転位置検知部により検出された前記モータの回転位置信号を信号線により前記超音波観測装置に伝達している。

ところで、最近、カプセル型医療装置は、使用される状況になって来ている。カプセル型医療装置は、カプセル本体を備えている。カプセル本体は、被験者が飲み込み易いように形成されている。カプセル本体は、患者の口腔から飲み込まれることにより体腔内に送り込まれる。カプセル本体は、小腸近傍等、細長な挿入部を有する内視鏡でも到達が困難であった体腔内深部へ容易に到達して観察・診断もしくは処置等の医療行為が可能である。

このような従来のカプセル型医療装置の中には、カプセル型超音波診断装置がある。このカプセル型超音波診断装置は、前記カプセル本体内に前記超音波振動子を設けている。
従って、前記従来のカプセル型超音波診断装置は、前記カプセル本体が患者の口腔から飲み込まれることにより体腔内に送り込まれ、通常の超音波内視鏡の挿入部が挿入困難な部位において、超音波断層画像を取得可能である。
特開平５−１６８６３５号公報 特開平８−１９５３８号公報

前記従来のカプセル型超音波診断装置は、前記超音波振動子で得られたエコー信号を前記超音波観測装置へ無線送信するように構成すると、前記回転位置検知部からの回転位置信号を前記超音波観測装置へ無線通信する必要がある。
この場合、カプセル型超音波診断装置は、前記エコー信号と前記回転位置信号との２種類の信号を無線通信するために、無線通信手段を２つ設けて前記エコー信号と前記回転位置信号とを別々のラインで無線送信するか、又は前記無線通信手段を１つ設けて前記エコー信号と前記回転位置信号とを１つのラインで随時切り換えて無線送信するという方法が考えられる。

しかしながら、前者の方法では、無線通信手段が複雑化する上に組み込み難く、更にこのような無線通信手段を組み込むと大型化し、結果としてカプセル本体が大型化して飲み込み難くなる。また、後者の方法では、無線通信手段が干渉して前記エコー信号と前記回転位置信号とが混信してしまい、無線通信が困難となってしまう虞れも生じる。

また、前記従来のカプセル型超音波診断装置は、カプセル本体と超音波観測装置とをケーブルにより接続して構成すると、このケーブル内に挿通配設される信号線が前記エコー信号と前記回転位置信号との２種類の信号を送信するために別々に必要となり、例えばエコー信号線１本、エンコーダ信号線８本合計９本必要となる。

このため、前記従来のカプセル型超音波診断装置は、前記カプセル本体と前記超音波観測装置とを前記ケーブルにより接続して構成するとこのケーブルが太くなってしまう。

さらに、前記従来のカプセル型超音波診断装置は、ケーブルを細くすると、このケーブル内に多数の信号線が挿通配設されるので、これら挿通配設される信号線を可能な限り細くする必要がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、エコー信号及びモータの回転位置信号を良好に送信可能で、簡易で且つ組込み性が向上可能で小型なカプセル本体を備えたカプセル型超音波診断装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明の一態様によるカプセル型超音波診断装置は、超音波パルスを生体組織に対して送波し、この生体組織から反射される超音波パルスを受波してエコー信号を得る超音波振動子と、この超音波振動子を回転させるモータと、このモータの回転位置を検知する回転位置検知部とを有し、前記超音波振動子が得たエコー信号に前記回転位置検知部からの回転位置信号を重畳して送信する、体内に導入可能なカプセル本体と、前記カプセル本体から送信された重畳信号を受信し、この受信した重畳信号を信号処理して超音波断層画像を生成する超音波観測装置と、を具備している。

本発明のカプセル型超音波診断装置は、エコー信号及びモータの回転位置信号を良好に送信可能で、簡易で且つ組込み性が向上可能で小型なカプセル本体を備えることができるという効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図１２は本発明の実施例１に係わり、図１は実施例１のカプセル型超音波診断装置を示す全体構成図、図２は図１の超音波部の構成を示す概略説明図、図３は図１の回転駆動部の回路構成を示すブロック図、図４は図１のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図５は図１の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図６は図４のカプセル側信号処理部により信号処理して得られたエコー信号の波形を示すグラフ、図７は図３のエンコーダ信号発生部から出力されるエンコーダ信号（Ｚ相信号）の波形を示すグラフ、図８は図７のエンコーダ信号（Ｚ相信号）に対して幅整形されたエンコーダ信号（Ｚ相信号）の波形を示すグラフ、図９は図６のエコー信号に図８のエンコーダ信号（Ｚ相信号）を加算して重畳した重畳エコー信号の波形を示すグラフ、図１０は図５の装置側信号処理部が復調信号（重畳エコー信号）に対してレベル分割処理を施す際のグラフ、図１１は図１０の復調信号（重畳エコー信号）から取り出されたエコー信号の波形を示すグラフ、図１２は図１０の復調（重畳エコー信号）から取り出されたエンコーダ信号（Ｚ相信号）の波形を示すグラフである。

図１に示すように本発明の実施例１のカプセル型超音波診断装置１は、カプセル本体２と、体外に設けた超音波観測装置３とを有して構成されている。
前記カプセル本体２は、患者の口腔から飲み込まれることにより体腔内に送り込まれ、前記超音波観測装置３と通信して体腔内の目的部位において超音波を送受波して超音波画像を得るように構成している。

前記カプセル本体２は、超音波部１１と、カプセル側信号処理部１２と、カプセル内電源部１３と、カプセル側制御部１４と、カプセル側送信部１５と、カプセル側アンテナ１６とを有して構成されている。
前記超音波部１１は、超音波を送波し、反射してきた超音波エコーを受波する超音波振動子２１を有している。この超音波部１１は、前記超音波振動子２１を回転駆動するモータ等の回転駆動部２２が設けられている。尚、前記回転駆動部２２には、後述するようにエンコーダ等の回転位置検知部を備え、この回転位置検知部により検出した回転位置信号を超音波観測装置３に送信するようになっている。また、前記超音波部１１は、図示しないが超音波振動子２１の周囲が流動パラフィン等の超音波伝達媒体で満たされるようになっている。

前記カプセル側信号処理部１２は、前記超音波部１１の超音波振動子２１からのエコー信号を信号処理して前記カプセル側制御部１４へ出力するようになっている。尚、このカプセル側信号処理部１２は、後述するようにエコー信号に対してアナログ圧縮処理を行うようになっている。
前記カプセル側制御部１４は、前記超音波部１１の超音波振動子２１を駆動するための超音波駆動信号を出力してこの超音波振動子２１を駆動し、前記カプセル側信号処理部１２を介して超音波振動子２１からのエコー信号を読み出すようになっている。

そして、前記カプセル本体２は、前記回転駆動部２２が超音波振動子２１を前記カプセル本体２の長手中心軸に対して垂直な方向であるラジアル方向に回転駆動するようになっている。即ち、カプセル本体２は、長手中心軸に対して垂直な向きの超音波断層画像を得るラジアル走査が行われるようになっている。
前記カプセル内電源部１３は、前記カプセル側制御部１４を介して前記カプセル本体２内の各部へ電源電力を供給するバッテリを有して構成されている。
前記カプセル側送信部１５は、前記カプセル側制御部１４を介して、例えば前記カプセル側信号処理部１２からのエコー信号を所定の周波数の搬送波（キャリア信号）により変調し、前記カプセル側アンテナ１６から電波として発信するようになっている。

一方、前記超音波観測装置３は、装置側アンテナ３１と、装置側受信部３２と、装置側信号処理部３３と、装置側制御部３４と、画像処理部３５と、モニタ３６と、操作入力部３７と、装置内電源部３８とを有して構成されている。
前記装置側アンテナ３１は、前記カプセル本体２と無線通信を行うようになっている。前記装置側受信部３２は、前記装置側アンテナ３１により受信した前記カプセル本体２からの電波の搬送波（キャリア信号）を選択的に抽出し、検波等してエコー信号を復調して前記装置側信号処理部３３へ出力するようになっている。

前記装置側信号処理部３３は、前記装置側受信部３２からのエコー信号を信号処理して前記装置側制御部３４へ出力するようになっている。
前記画像処理部３５は、前記装置側制御部３４を介して入力されるエコー信号を画像処理して標準的な映像信号を生成するようになっている。この画像処理部３５は、生成した映像信号を前記モニタ３６に出力してこのモニタ３６の表示画面に前記カプセル本体２からの超音波画像を表示するようになっている。

前記装置側制御部３４は、キーボードやマウス等の操作入力部３７が接続されており、この操作入力部３７から入力される操作情報に基づき、前記画像処理部３５を制御して操作者の所望するような画像処理を施すようになっている。また、前記装置側制御部３４は、前記カプセル本体２により圧縮処理されて伝送されたエコー信号を伸張処理するようになっている。
前記装置内電源部３８は、前記装置側制御部３４を介して商用電源からの電源電力を各構成部等へ供給するように構成されている。尚、装置内電源部３８は、図示しないバッテリを有して構成されていてもよい。

次に、図２を参照して前記超音波部１１の詳細構成を説明する。
図２に示すように前記超音波部１１は、前記超音波振動子２１が例えば、フレキシブルシャフト等の振動子シャフト４１により回転可能に前記回転駆動部２２に接続されている。
前記回転駆動部２２は、スリップリング４２と、カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３と、モータ部４４とを有して構成されている。尚、前記モータ部４４は、後述するようにモータ４８とモータ駆動部４９とにより構成されている。

前記振動子シャフト４１は、前記スリップリング４２に設けられた例えば、図示しないボールベアリングによって回転可能に支持されており、前記モータ部４４の回転軸４４ａと前記振動子シャフト４１とは前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３により機械的に連結固定されている。
従って、前記モータ部４４の回転軸４４ａ及び前記振動子シャフト４１が一体固定されているので、前記回転軸４４ａが回転することによって、このカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３が回転するとともに振動子シャフト４１も回転するようになっている。

前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３は、前記モータ部４４の回転軸４４ａの回転駆動を振動子シャフト４１に伝達する外周面所定位置に回転量を検出するための磁気相を設けている。このカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の周囲には、前記磁気相の磁界の変化を検出して電気信号に変換する磁気センサ４５が配置されている。
これらカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３と磁気センサ４５とで、回転位置検知部であるエンコーダ４６を構成している。

前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３は、図示しないが例えば、中心に貫通孔を形成した円柱状で、着磁可能な磁性体で形成されており、回転することによって磁気が変化するように外周面に着磁が施されている。
前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３には、Ｚ相用の着磁を施したＺ相着磁部（不図示）及び、Ａ相用の着磁を施したＡ相着磁部（不図示）が設けられている。

ここで、Ｚ相用の着磁とは、カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の一回転に対して磁気センサ４５が１パルスを発生する着磁である。一方、Ａ相用の着磁とは、カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３が一回転する間に磁気センサ４５が数十から数百パルスを発生する着磁である。

前記磁気センサ４５には、前記Ｚ相着磁部の検出を行うＺ相検出部（不図示）及び、前記Ａ相着磁部の検出を行うＡ相検出部（不図示）が設けられている。前記Ｚ相検出部では、カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の回転の際に、前記Ｚ相着磁部の磁気を検出して、Ｚ相の検出結果である電気信号を出力するようになっている。一方、前記Ａ相検出部では、カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の回転の際に、前記Ａ相着磁部の磁気を検出して、Ａ相の検出結果である電気信号を出力するようになっている。

これら電気信号は、前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３に伝達され、このカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３でエンコーダ信号に変換される。
変換されたエンコーダ信号は、同軸ケーブル４７ａを挿通する信号線（不図示）を介して前記カプセル側信号処理部１２へ伝達されるようになっている。

また、前記超音波振動子２１は、入出力用の信号線２１ａ，２１ｂがスリップリング４２の金属ブラシ４２ａ，４２ｂを経てスリップリング４２の信号線４２ｃ，４２ｄと電気的に導通しており、これら信号線４２ｃ，４２ｄが同軸ケーブル４７ｂを挿通して前記カプセル側制御部１４及び前記カプセル側信号処理部１２に電気的に接続されている。
これにより、前記超音波振動子２１は、前記カプセル側制御部１４からの超音波駆動信号を伝達されて駆動し、超音波を送受波して得たエコー信号を前記カプセル側信号処理部１２へ伝達するようになっている。

次に、図３を参照して前記回転駆動部２２の回路構成を説明する。
図３に示すように前記回転駆動部２２は、前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３内にエンコーダ信号発生部４３ａを備えている。また、モータ部４４は、モータ４８と、このモータ４８を制御駆動するモータ駆動部４９とを備えている。

前記エンコーダ信号発生部４３ａは、前記磁気センサ４５からの電気信号をエンコーダ信号に変換し、この変換したエンコーダ信号をモータ部４４のモータ駆動部４９に出力するようになっている。
尚、本実施例では、エンコーダ信号としてＺ相信号のみを出力するようになっている。

前記モータ駆動部４９は、前記エンコーダ信号発生部４３ａからのエンコーダ信号としてＺ相信号に基づき、前記モータ４８を制御駆動するようになっている。
また、前記エンコーダ信号発生部４３ａは、エンコーダ信号（Ｚ相信号）を前記カプセル側信号処理部１２へ出力するようになっている。
本実施例では、前記カプセル側信号処理部１２において、前記超音波振動子２１からのエコー信号に前記エンコーダ信号発生部４３ａからのエンコーダ信号（Ｚ相信号）を加算して重畳するようにしている。

次に、図４を参照して前記カプセル側信号処理部１２の回路構成を説明する。
図４に示すようにカプセル側信号処理部１２は、アンプ５１と、フィルタ５２と、圧縮処理部５３と、幅整形部５４と、加算回路５５とを有して構成されている。

前記アンプ５１は、前記超音波部１１の前記超音波振動子２１からのエコー信号を増幅するようになっている。
前記フィルタ５２は、高周波域及び低周波域の周波数信号を除去するＢＰＦ（ Band-Pass Filter ）により形成されている。前記フィルタ５２は、前記アンプ５１により増幅された前記エコー信号に対して高周波域及び低周波域の周波数信号を除去してそれ以外の周波数成分を取り出すようになっている。

前記圧縮処理部５３は、前記フィルタ５２により取り出された信号をアナログ圧縮処理するようになっている。本実施例では、アナログ圧縮処理として対数圧縮処理を行うようになっている。
これにより、前記圧縮処理部５３は、非常に微弱な信号が含まれるエコー信号を対数圧縮することにより、取りこぼすことなくアナログ処理することが可能となる。

尚、超音波観測装置３は、前記装置側信号処理部３３により信号処理した信号を前記装置側制御部３４によりアナログ伸張処理して前記画像処理部３５へ出力するようになっている。
前記幅整形部５４は、前記エンコーダ信号発生部４３ａからのエンコーダ信号（Ｚ相信号）に対して幅整形処理を行うようになっている。これにより、エンコーダ信号は、前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算し易くなる。

前記加算回路５５は、前記幅整形部５４により幅整形処理されたエンコーダ信号（Ｚ相信号）を前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算処理するようになっている。
これにより、超音波振動子２１からのエコー信号は、エンコーダ４６からのエンコーダ信号を重畳されて前記カプセル側制御部１４を介して前記カプセル側送信部１５により変調等送信処理されて前記カプセル側アンテナ１６から前記超音波観測装置３へ送信される。

前記超音波観測装置３は、前記装置側受信部３２により復調等受信処理して前記装置側信号処理部３３によりエコー信号とエンコーダ信号とを分離処理するようになっている。
本実施例では、クランプ回路を用いて復調信号（重畳エコー信号）からエコー信号及びエンコーダ信号を分離するレベル分割方式を用いるようにしている。

次に、図５を参照して前記装置側信号処理部３３の回路構成を説明する。
図５に示すように装置側信号処理部３３は、第１クランプ回路６１ａと、エコー用Ａ／Ｄ変換器６２と、Ｓ／Ｐ変換器６３と、第２クランプ回路６１ｂと、波形整形部６４と、パルス発生部６６とを有して構成されている。

前記第１クランプ回路６１ａは、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）に対してエコー信号をクランプ（スライス）して取り出すようになっている。
前記エコー用Ａ／Ｄ変換器６２は、前記第１クランプ回路６１ａにより取り出されたエコー信号をデジタル信号に変換するようになっている。

前記Ｓ／Ｐ変換器６３は、前記エコー用Ａ／Ｄ変換器６２によりデジタル変換されたシリアル信号をパラレル信号に変換する、シリアル−パラレル変換処理を行うようになっている。
これにより、前記装置側信号処理部３３は、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）から取り出したエコー信号を前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力できる。

前記第２クランプ回路６１ｂは、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）に対してエンコーダ信号をクランプ（スライス）して取り出すようになっている。
前記波形整形部６４は、入力された信号の波形を元の矩形波に整形する波形整形処理を行うようになっている。これにより、エンコーダ信号は、元のＺ相信号に戻るようになっている。

また、波形整形部６４以降は２つに分岐され、一方は装置側制御部３４へ、他方は前記パルス発生部６６へエンコーダ信号が出力される。
前記パルス発生部６６は、一般的なＦＧ（ファンクション・ジェネレータ）であり、本実施例では、波形整形されたＺ相信号に基づき、パルスを発生して矩形波のＡ相信号を生成するようになっている。

これにより、前記装置側信号処理部３３は、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）から取り出したエンコーダ信号からＺ相信号及びＡ相信号を得て、前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力できる。
そして、前記画像処理部３５は、前記装置側信号処理部３３からのエンコーダ信号に同期してエコー信号を画像処理することで、超音波画像を得ることができる。

このように構成されている実施例１のカプセル型超音波診断装置１の作用を図６〜図１２を参照して説明する。尚、図６〜図１２に示すグラフは、時間に対する信号強度を示す波形である。
前記カプセル型超音波診断装置１は、被験者によりカプセル本体２が飲み込まれて超音波観測が行われる。前記カプセル型超音波診断装置１は、体腔内において前記カプセル本体２がカプセル内電源部１３を電力供給状態にすると、超音波観測を開始する。

前記カプセル本体２は、前記カプセル側制御部１４から超音波駆動信号を出力されて超音波振動子２１を駆動し、目的部位に対して超音波パルスを送受波する。と同時に、カプセル本体２は、超音波部１１の回転駆動部２２が駆動して超音波振動子２１を回転駆動する。
ここで、前記回転駆動部２２は、モータ部４４のモータ駆動部４９の制御によりモータ４８が駆動され、このモータ４８の回転がカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３を介して振動子シャフト４１に伝達されて前記超音波部１１を回転させる。

同時に、前記回転駆動部２２は、磁気センサ４５によりカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の磁気相の磁界の変化を検出し電気信号を出力する。
この電気信号は、前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の前記エンコーダ信号発生部４３ａによりエンコーダ信号に変換される。

本実施例では、上述したようにエンコーダ信号として前記エンコーダ信号発生部４３ａから図７に示すＺ相信号が出力される。
エンコーダ信号発生部４３ａは、Ｚ相信号を前記モータ駆動部４９へフィードバックする。同時にエンコーダ信号発生部４３ａは、Ｚ相信号を前記カプセル側信号処理部１２へ出力する。

一方、前記超音波部１１は、入力用の信号線４２ｃ，金属ブラシ４２ａ，信号線２１ａを介して前記カプセル側制御部１４からの超音波駆動信号を伝達されて駆動し、超音波を送受波して目的部位からのエコー信号を得る。このエコー信号は、出力用の信号線２１ｂ，金属ブラシ４２ｂ，信号線４２ｄを介して前記カプセル側信号処理部１２へ出力される。
これにより、カプセル本体２は、超音波振動子２１が超音波パルスを送受波してラジアル走査を行い、生体組織からのエコー信号を得る。

このエコー信号は、カプセル側信号処理部１２により信号処理されてカプセル側制御部１４を介してカプセル側送信部１５により所定の周波数の搬送波（キャリア信号）により変調され、前記カプセル側アンテナ１６から電波として発信される。
ここで、カプセル側信号処理部１２は、エコー信号に対して前記アンプ５１により増幅し、前記フィルタ５２により高周波域及び低周波域の周波数信号を除去し、前記圧縮処理部５３にて対数圧縮処理を行い、図６に示すような波形を得る。

これにより、カプセル本体２は、非常に微弱な信号が含まれるエコー信号を対数圧縮することにより、取りこぼすことなくアナログ処理が行え、超音波観測装置３へリアルタイムに伝送することが可能となる。
また、カプセル側信号処理部１２は、前記幅整形部５４によりエンコーダ信号（Ｚ相信号）に対して幅整形処理を行い、図８に示すような波形を得る。

そして、カプセル側信号処理部１２は、前記加算回路５５によりエンコーダ信号（Ｚ相信号）を前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算処理し、図９に示すような重畳エコー信号を得る。
そして、エンコーダ信号（Ｚ相信号）を重畳された重畳エコー信号は、前記カプセル側制御部１４を介して前記カプセル側送信部１５により変調等送信処理されて前記カプセル側アンテナ１６から前記超音波観測装置３へ送信される。

前記超音波観測装置３は、前記カプセル本体２からの電波を前記装置側アンテナ３１から受信して前記装置側受信部３２により復調等受信処理して前記装置側信号処理部３３へ復調信号（重畳エコー信号）を出力する。
前記装置側信号処理部３３は、図１０に示すように復調信号（重畳エコー信号）に対して前記第１クランプ回路６１ａによりエコー信号をクランプ（スライス）して取り出し図１１に示すようなエコー信号の波形を得る。

そして、前記装置側信号処理部３３は、取り出したエコー信号を前記エコー用Ａ／Ｄ変換器６２によりデジタル信号に変換し、前記Ｓ／Ｐ変換器６３によりデジタル変換されたシリアル信号をパラレル信号に変換して前記装置側制御部３４に出力する。
同時に、前記装置側信号処理部３３は、図１０に示すように復調信号（重畳エコー信号）に対して前記第２クランプ回路６１ｂによりエンコーダ信号をクランプ（スライス）して取り出し図１２に示すようなエンコーダ信号（Ｚ相信号）の波形を得る。

そして、前記装置側信号処理部３３は、取り出したエンコーダ信号に対して前記波形整形部６４により入力された信号の波形を元の矩形波に整形する波形整形処理する。

更に、前記装置側信号処理部３３は、波形整形したエンコーダ信号を一方はＺ相信号として装置側制御部３４へ、他方は前記パルス発生部６６へ出力する。
前記パルス発生部６６は、波形整形されたＺ相信号に基づき、パルスを発生して矩形波のＡ相信号を生成し、このＡ相信号を前記装置側制御部３４に出力する。

これにより、前記装置側信号処理部３３は、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）から取り出したエンコーダ信号からＺ相信号及びＡ相信号を得て、前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力できる。
そして、前記画像処理部３５は、前記装置側信号処理部３３からのエンコーダ信号に同期してエコー信号を画像処理することで、超音波画像を得る。

前記装置側制御部３４は、前記装置側信号処理部３３により信号処理したエコー信号をアナログ伸張処理して前記画像処理部３５へ出力すると共に、前記装置側信号処理部３３からのエンコーダ信号としてＺ相信号及びＡ相信号を前記画像処理部３５へ出力する。
更に、前記装置側制御部３４は、前記操作入力部３７から入力される操作情報に基づき、前記画像処理部３５を制御して操作者の所望するような画像処理を施す。

前記画像処理部３５は、前記装置側制御部３４を介して入力される前記Ｚ相信号及びＡ相信号に基づき、これらＺ相信号及びＡ相信号に同期するようにエコー信号を画像処理して標準的な映像信号を生成し、この生成した映像信号を前記モニタ３６に出力してこの表示画面に前記カプセル本体２からの超音波画像を表示させる。

この結果、実施例１のカプセル型超音波診断装置１は、前記カプセル本体２からエコー信号と共に、エンコーダ信号を１本の送信ラインにより前記超音波観測装置３へ送信できるので、無線機能を簡略化でき、その分カプセル本体２を小型化できる。

また、実施例１のカプセル型超音波診断装置１は、前記カプセル本体２においてエコー信号にエンコーダ信号を重畳した重畳エコー信号を送信し、前記超音波観測装置３において復調信号（重畳エコー信号）からエコー信号及びエンコーダ信号を分離するのでこれらエコー信号及びエンコーダ信号が混線することがない。

従って、実施例１のカプセル型超音波診断装置１は、エコー信号及びモータ４８の回転位置信号を良好に送信可能で、簡易で且つ組込み性が向上可能で小型なカプセル本体２を得ることができる。

図１３ないし図１８は本発明の実施例２に係わり、図１３は実施例２のカプセル型超音波診断装置を示す全体構成図、図１４は図１３の回転駆動部の回路構成を示すブロック図、図１５は図１３のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図１６は図１３の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図１７は図１５のカプセル側信号処理部から出力される重畳エコー信号の波形を示すグラフ、図１８は図１６の装置側信号処理部が復調信号（重畳エコー信号）に対して周波数分割処理を施す際のグラフである。

上記実施例１は超音波観測装置３にてクランプ回路を用いてエコー信号及びエンコーダ信号を分離するレベル分割方式を用いるように構成しているが、実施例２は超音波観測装置３にてフィルタ用いてエコー信号及びエンコーダ信号を分離する周波数分割方式を用いるように構成する。それ以外の構成は上記実施例１とほぼ同様なので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。

図１３に示すように実施例２のカプセル型超音波診断装置１Ｂは、回転駆動部２２Ｂを有する超音波部１１Ｂ及びカプセル側信号処理部１２Ｂを設けたカプセル本体２Ｂと、装置側信号処理部３３Ｂを設けた超音波観測装置３Ｂとを備えて構成されている。

先ず、前記超音波部１１Ｂの前記回転駆動部２２Ｂを説明する。
図１４に示すように前記超音波部１１Ｂの前記回転駆動部２２Ｂは、前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３内にエンコーダ信号発生部４３ｂを備えている。

前記エンコーダ信号発生部４３ｂは、前記磁気センサ４５からの電気信号を変換し、エンコーダ信号としてＺ相信号及びＡ相信号を前記モータ駆動部４９及び前記カプセル側信号処理部１２Ｂへ出力するようになっている。
本実施例では、前記カプセル側信号処理部１２Ｂにおいて、前記超音波振動子２１からのエコー信号に前記エンコーダ信号発生部４３ａからのエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）を加算して重畳するようにしている。

次に、図１５を参照して前記カプセル側信号処理部１２Ｂの回路構成を説明する。
図１５に示すように前記カプセル側信号処理部１２Ｂは、幅整形部５４Ｂ及び加算回路５５Ｂを有している。

前記幅整形部５４Ｂは、前記エンコーダ信号発生部４３ｂからのエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）に対して幅整形処理を行うようになっている。これにより、エンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）は、前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算し易くなる。
前記加算回路５５Ｂは、前記幅整形部５４Ｂにより幅整形処理されたエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）を前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算処理するようになっている。

これにより、超音波振動子２１からのエコー信号は、エンコーダ４６からのエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）を重畳されて前記カプセル側制御部１４を介して前記カプセル側送信部１５により変調等送信処理されて前記カプセル側アンテナ１６から前記超音波観測装置３Ｂへ送信される。

前記超音波観測装置３Ｂは、前記装置側受信部３２により復調等受信処理して前記装置側信号処理部３３Ｂによりエコー信号とエンコーダ信号とを分離処理するようになっている。
本実施例では、フィルタを用いてエコー信号及びエンコーダ信号を分離する周波数分割方式を用いるようにしている。

次に、図１６を参照して前記装置側信号処理部３３Ｂの回路構成を説明する。
図１６に示すように装置側信号処理部３３Ｂは、第１フィルタ６７ａと、第２フィルタ６７ｂと、第３フィルタ６７ｃとを有している。

前記第１フィルタ６７ａは、前記装置側受信部３２からの復調信号に対してフィルタ処理を施してエコー信号を取り出し、前記エコー用Ａ／Ｄ変換器６２に出力するようになっている。
前記第２フィルタ６７ｂは、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）に対してフィルタ処理を施してエンコーダ信号としてＺ相信号を取り出し、波形整形部６４に出力するようになっている。

前記第３フィルタ６７ｃは、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）に対してフィルタ処理を施してエンコーダ信号としてＡ相信号を取り出し、波形整形部６４に出力するようになっている。
これにより、前記装置側信号処理部３３Ｂは、前記装置側受信部３２からの復調信号（重畳エコー信号）からエコー信号と、エンコーダ信号としてＺ相信号及びＡ相信号を得て、前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力できる。

そして、前記画像処理部３５は、前記装置側信号処理部３３からのエンコーダ信号に同期してエコー信号を画像処理することで、超音波画像を得ることができる。
このように構成されている実施例２のカプセル型超音波診断装置１Ｂの作用を図１７及び図１８を参照して説明する。尚、図１７及び図１８に示すグラフは、周波数に対する信号レベルを示す波形である。

前記カプセル型超音波診断装置１Ｂは、上記実施例１と同様に被験者によりカプセル本体２Ｂが飲み込まれて超音波観測が行われる。前記カプセル型超音波診断装置１Ｂは、体腔内において前記カプセル本体２Ｂがカプセル内電源部１３を電力供給状態にすると、超音波観測を開始する。
前記カプセル本体２Ｂは、前記カプセル側制御部１４から超音波駆動信号を出力されて超音波振動子２１を駆動し、目的部位に対して超音波パルスを送受波する。と同時に、カプセル本体２Ｂは、超音波部１１Ｂの回転駆動部２２Ｂが駆動して超音波振動子２１を回転駆動する。

ここで、前記回転駆動部２２Ｂは、モータ部４４のモータ駆動部４９の制御によりモータ４８が駆動され、このモータ４８の回転がカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３を介して振動子シャフト４１に伝達されて前記超音波部１１Ｂを回転させる。
同時に、前記回転駆動部２２Ｂは、磁気センサ４５によりカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の磁気相の磁界の変化を検出し電気信号を出力する。

この電気信号は、前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の前記エンコーダ信号発生部４３ｂによりエンコーダ信号に変換される。
本実施例では、上述したようにエンコーダ信号として前記エンコーダ信号発生部４３ｂからＺ相信号及びＡ相信号が出力される。

エンコーダ信号発生部４３ｂは、Ｚ相信号及びＡ相信号を前記モータ駆動部４９へフィードバックする。同時にエンコーダ信号発生部４３ｂは、Ｚ相信号及びＡ相信号を前記カプセル側信号処理部１２Ｂへ出力する。
一方、前記超音波部１１Ｂは、上記実施例１で説明したのと同様に、前記カプセル側制御部１４からの超音波駆動信号を伝達されて駆動し、超音波を送受波して目的部位からのエコー信号を得て前記カプセル側信号処理部１２Ｂへ出力する。

これにより、カプセル本体２Ｂは、超音波振動子２１が超音波パルスを送受波してラジアル走査を行い、生体組織からのエコー信号を得る。
このエコー信号は、カプセル側信号処理部１２Ｂにより信号処理されてカプセル側制御部１４を介してカプセル側送信部１５により所定の周波数の搬送波（キャリア信号）により変調され、前記カプセル側アンテナ１６から電波として発信される。

ここで、カプセル側信号処理部１２Ｂは、エコー信号に対して前記アンプ５１により増幅し、前記フィルタ５２により高周波域の周波数信号を除去し、前記圧縮処理部５３にて対数圧縮処理を行う。
これにより、カプセル本体２Ｂは、非常に微弱な信号が含まれるエコー信号を対数圧縮することにより、取りこぼすことなくアナログ処理が行え、超音波観測装置３Ｂへリアルタイムに伝送することが可能となる。

また、カプセル側信号処理部１２Ｂは、前記幅整形部５４によりエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）に対して幅整形処理を行う。
そして、カプセル側信号処理部１２Ｂは、前記加算回路５５によりエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）を前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算処理し、図１７に示すような重畳エコー信号を得る。

そして、エンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）を重畳された重畳エコー信号は、前記カプセル側制御部１４を介して前記カプセル側送信部１５により変調等送信処理されて前記カプセル側アンテナ１６から前記超音波観測装置３Ｂへ送信される。
前記超音波観測装置３Ｂは、前記カプセル本体２Ｂからの電波を前記装置側アンテナ３１から受信して前記装置側受信部３２により復調等受信処理して前記装置側信号処理部３３Ｂへ出力する。

前記装置側信号処理部３３Ｂは、復調信号（重畳エコー信号）に対して周波数分割処理として図１８に示すように前記第１フィルタ６７ａによりフィルタ処理を施してエコー信号を、前記第２フィルタ６７ｂによりエンコーダ信号のＺ相信号を、前記第３フィルタ６７ｃによりエンコーダ信号のＡ相信号を取り出す。
そして、前記装置側信号処理部３３Ｂは、取り出したエコー信号を前記エコー用Ａ／Ｄ変換器６２によりデジタル信号に変換し、前記Ｓ／Ｐ変換器６３によりデジタル変換されたシリアル信号をパラレル信号に変換して前記装置側制御部３４に出力する。

同時に、前記装置側信号処理部３３Ｂは、波形整形部６４によりＺ相信号を波形整形処理して前記装置側制御部３４に出力すると共に、波形整形部６４によりＡ相信号を波形整形処理して前記装置側制御部３４に出力する。
これにより、前記装置側信号処理部３３Ｂは、前記装置側受信部３２からの復調信号からＺ相信号及びＡ相信号を得て、前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力できる。

そして、前記画像処理部３５は、上記実施例１で説明したのと同様に前記装置側信号処理部３３からのＺ相信号及びＡ相信号に同期してエコー信号を画像処理することで、超音波画像信号を得て、前記カプセル本体２Ｂからの超音波画像をモニタ３６に表示させる。
この結果、カプセル本体２Ｂは、エンコーダ信号（Ａ相，Ｚ相）が複数であっても１つの信号ラインにより超音波観測装置３Ｂに伝送することができる。
従って、実施例２のカプセル型超音波診断装置１Ｂは、上記実施例１と同様な効果を得ることに加え、無線機能を複雑にすることなく、複数のエンコーダ信号（Ａ相，Ｚ相）を伝送することができる。

図１９ないし図２３は本発明の実施例３に係わり、図１９は実施例３のカプセル型超音波診断装置を示す全体構成図、図２０は図１９の超音波部の構成を示す概略説明図、図２１は図１９の回転駆動部の回路構成を示すブロック図、図２２は図１９のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図２３は図２２のカプセル側信号処理部から出力される重畳エコー信号の波形を示すグラフである。

上記実施例１，２はカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３と磁気センサ４５とで、エンコーダ４６を構成し、エンコーダ信号発生部によりエンコーダ信号を発生させてこのエンコーダ信号を加算回路によりエコー信号に加算することでエコー信号に重畳するように構成しているが、実施例３は超音波振動子２１にコイルを設けると共に、超音波振動子の周囲に磁石を配置することによりエンコーダを構成し、エンコーダ信号をエコー信号に重畳するように構成する。それ以外の構成は上記実施例１とほぼ同様なので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。

図１９に示すように実施例３のカプセル型超音波診断装置１Ｃは、回転駆動部２２Ｃを有する超音波部１１Ｃ及びカプセル側信号処理部１２Ｃを設けたカプセル本体２Ｃと、装置側信号処理部３３Ｃを設けた超音波観測装置３Ｃとを備えて構成されている。
先ず、図２０を参照して前記超音波部１１Ｃの詳細構成を説明する。
図２０に示すように前記超音波部１１Ｃは、前記超音波振動子２１が前記振動子シャフト４１により回転可能に前記回転駆動部２２Ｃに接続されている。

前記回転駆動部２２Ｃは、スリップリング４２と、カップリング４３Ｃと、モータ部４４とを有して構成されている。
前記振動子シャフト４１は、前記スリップリング４２に設けられた例えば、図示しないボールベアリングによって回転可能に支持されており、前記モータ部４４の回転軸４４ａと前記振動子シャフト４１とは前記カップリング４３Ｃにより機械的に連結固定されている。

従って、前記モータ部４４の回転軸４４ａ及び前記振動子シャフト４１が一体固定されているので、前記回転軸４４ａが回転することによって、このカップリング４３Ｃが回転するとともに振動子シャフト４１も回転するようになっている。
前記超音波振動子２１に接続されている前記信号線２１ａ，２１ｂには、並列にコイル７１が接続されている。このコイル７１の周囲には、磁石７２が固定配置されている。これらコイル７１と磁石７２と、エンコーダ４６Ｃを構成している。

前記コイル７１は、前記超音波振動子２１が回転することで前記磁石７２に対して回転してこの磁石７２により誘導起電力を受け、電流を発生しエンコーダ信号を生成するようになっている。
これにより、前記超音波部１１Ｃは、エンコーダ信号を得ることができ、このエンコーダ信号を前記エコー信号に重畳することができる。

このエンコーダ信号は、前記超音波振動子２１からのエコー信号に重畳され、前記信号線２１ｂ、前記金属ブラシ４２ｂを経て前記信号線４２ｄを介してカプセル側信号処理部１２Ｃに伝達されるようになっている。
また、このエンコーダ信号を重畳された重畳エコー信号は、前記回転駆動部２２Ｃに伝達されてエンコーダ信号をフィードバックされるようになっている。

次に、前記超音波部１１Ｃの前記回転駆動部２２Ｃを説明する。
図２１に示すように前記超音波部１１Ｃの前記回転駆動部２２Ｃは、前記カップリング４３Ｃ内にフィルタ７３を備えている。

前記フィルタ７３は、前記エンコーダ信号が重畳された重畳エコー信号から前記エンコーダ信号を取り出し、モータ部４４のモータ駆動部４９Ｃへ出力するようになっている。
前記モータ駆動部４９Ｃは、前記フィルタ７３からのエンコーダ信号に基づき、前記モータ４８を制御駆動するようになっている。
尚、前記モータ駆動部４９Ｃは、前記エンコーダ信号を速度に比例したアナログ電圧に変換するＦ／Ｖ（Frequency to Voltage）モータドライブである。

次に、図２２を参照して前記カプセル側信号処理部１２Ｃの回路構成を説明する。
図２２に示すようにカプセル側信号処理部１２Ｃは、アンプ５１Ｃと、フィルタ５２Ｃと、圧縮処理部５３Ｃとを有して構成されている。
前記アンプ５１Ｃは、前記超音波部１１Ｃの前記超音波振動子２１からの重畳エコー信号を増幅するようになっている。

前記フィルタ５２Ｃは、高周波域の周波数信号を除去するＢＰＦにより形成されている。前記フィルタ５２Ｃは、前記アンプ５１Ｃにより増幅された前記重畳エコー信号に対して高周波域の周波数信号を除去してそれ以外の周波数成分を取り出すようになっている。
前記圧縮処理部５３Ｃは、前記フィルタ５２Ｃにより取り出された信号をアナログ圧縮処理として対数圧縮処理するようになっている。

これにより、前記圧縮処理部５３は、非常に微弱な信号が含まれる重畳エコー信号を対数圧縮することにより、取りこぼすことなくアナログ処理することが可能となる。
尚、超音波観測装置３Ｃは、前記装置側信号処理部３３Ｃにより信号処理した信号を前記装置側制御部３４によりアナログ伸張処理して前記画像処理部３５へ出力するようになっている。

前記超音波観測装置３Ｃは、前記装置側受信部３２により復調等受信処理して前記装置側信号処理部３３Ｃによりエコー信号とエンコーダ信号とを分離処理するようになっている。本実施例では、上記実施例１で説明したレベル分割方式又は実施例２で説明した周波数分割方式のどちらを用いてもよい。尚、前記装置側信号処理部３３Ｃの構成は、説明を省略する。
このように構成されている実施例３のカプセル型超音波診断装置１Ｃの作用を図２３を参照して説明する。尚、図２３に示すグラフは、時間に対する信号強度を示す波形である。

前記カプセル型超音波診断装置１Ｃは、上記実施例１と同様に被験者によりカプセル本体２Ｃが飲み込まれて超音波観測が行われる。前記カプセル型超音波診断装置１Ｃは、体腔内において前記カプセル本体２Ｃがカプセル内電源部１３を電力供給状態にすると、超音波観測を開始する。
前記カプセル本体２Ｃは、前記カプセル側制御部１４から超音波駆動信号を出力されて超音波振動子２１を駆動し、目的部位に対して超音波パルスを送受波する。と同時に、カプセル本体２Ｃは、超音波部１１Ｃの回転駆動部２２Ｃが駆動して超音波振動子２１を回転駆動する。

ここで、前記回転駆動部２２Ｃは、モータ部４４のモータ駆動部４９の制御によりモータ４８が駆動され、このモータ４８の回転がカップリング４３Ｃを介して振動子シャフト４１に伝達されて前記超音波部１１Ｃを回転させる。
前記超音波部１１Ｃは、上記実施例１で説明したのと同様に、前記カプセル側制御部１４からの超音波駆動信号を伝達されて駆動し、超音波を送受波して目的部位からのエコー信号を得る。

ここで、前記超音波部１１Ｃは、前記超音波振動子２１が回転することで前記コイル７１が前記磁石７２に対して回転してこの磁石７２により誘導起電力を受け、電流を発生しエンコーダ信号を生成する。
このエンコーダ信号は、図２３に示すように前記超音波振動子２１からのエコー信号に重畳され、前記信号線２１ｂ、前記金属ブラシ４２ｂを経て前記信号線４２ｄを介してカプセル側信号処理部１２Ｃに伝達される。

これにより、前記超音波部１１Ｃは、エンコーダ信号を得ることができ、このエンコーダ信号を前記エコー信号に重畳することができる。
また、この重畳エコー信号は、前記回転駆動部２２Ｃに出力される。
前記回転駆動部２２Ｃは、前記フィルタ７３により重畳エコー信号から前記エンコーダ信号を取り出し、モータ部４４のモータ駆動部４９Ｃへ出力してフィードバックされ前記モータ駆動部４９Ｃは、前記フィルタ７３からのエンコーダ信号に基づき、前記モータ４８を制御駆動する。

また、この重畳エコー信号は、カプセル側信号処理部１２Ｃにより信号処理されてカプセル側制御部１４を介してカプセル側送信部１５により所定の周波数の搬送波（キャリア信号）により変調され、前記カプセル側アンテナ１６から電波として発信される。
ここで、カプセル側信号処理部１２Ｃは、重畳エコー信号に対して前記アンプ５１により増幅し、前記フィルタ５２により高周波域の周波数信号を除去し、前記圧縮処理部５３にて対数圧縮処理を行う。

これにより、カプセル本体２Ｃは、非常に微弱な信号が含まれる重畳エコー信号を対数圧縮することにより、取りこぼすことなくアナログ処理が行え、超音波観測装置３Ｃへリアルタイムに伝送することが可能となる。
そして、重畳エコー信号は、前記カプセル側制御部１４を介して前記カプセル側送信部１５により変調等送信処理されて前記カプセル側アンテナ１６から前記超音波観測装置３Ｃへ送信される。

前記超音波観測装置３Ｃは、前記カプセル本体２Ｃからの電波を前記装置側アンテナ３１から受信して前記装置側受信部３２により復調等受信処理して前記装置側信号処理部３３Ｃへ出力する。
前記装置側信号処理部３３Ｃは、復調信号（重畳エコー信号）に対して上記実施例１で説明したのと同様なレベル分割方式又は上記実施例２で説明した周波数分割方式のどちらかにより復調信号（重畳エコー信号）からエコー信号とエンコーダ信号とを分離処理して前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力する。

そして、前記画像処理部３５は、上記実施例１で説明したのと同様に前記装置側信号処理部３３からのＺ相信号及びＡ相信号に同期してエコー信号を画像処理することで、超音波画像信号を得て、前記カプセル本体２Ｃからの超音波画像をモニタ３６に表示させる。
この結果、カプセル本体２Ｃは、エンコーダ信号発生用の磁気センサ４５を設けることなく、コイル７１及び磁石７２のみでエンコーダ４６Ｃを構成してエンコーダ信号を発生することができる。
従って、実施例３のカプセル型超音波診断装置１Ｃは、上記実施例１，２と同様な効果を得ることに加え、電源を必要としないので消費電力を低減でき、更に組込み性を向上することができる。

図２４ないし図３４は本発明の実施例４に係わり、図２４は実施例４のカプセル型超音波診断装置を示す全体構成図、図２５は図２４のカプセル型超音波診断装置の回路構成を示すブロック図、図２６は図２５の回転駆動部の回路構成を示すブロック図、図２７は図２５のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図２８は図２５の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図２９は図２４のカプセル本体を内視鏡挿入部の先端部に取り付けた際の様子を示す説明図、図３０は図２９の内視鏡挿入部を体腔内に挿入してカプセル本体による超音波観測を行っている際の様子を示す説明図、図３１は変形例のカプセル型超音波診断装置の回路構成を示すブロック図、図３２は図３１の回転駆動部の回路構成を示すブロック図、図３３は図３１のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図、図３４は図３１の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。

上記実施例１〜３は、エコー信号にエンコーダ信号を重畳させた重畳エコー信号をカプセル本体から超音波観測装置へ無線送信するように構成しているが、実施例４は、カプセル本体と超音波観測装置とが紐部材により接続されて有線により重畳エコー信号を送信するように構成する。それ以外の構成は上記実施例１とほぼ同様なので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。

図２４に示すように実施例４のカプセル型超音波診断装置１Ｄは、カプセル本体２Ｄと超音波観測装置３Ｄとを紐部材としてケーブル８０により接続して構成している。前記ケーブル８０は、硬質な材料で形成されており、後述するように押し引きすることにより、前記カプセル本体２を進退させることが可能となっている（図２９及び図３０参照）。

前記カプセル本体２Ｄは、略管状のカプセル本体部８１と、端部を半球状に形成した本体カバー８２及び振動子カバー８３とが一体的に構成されている。前記カプセル本体部８１の一端部側には、前記本体カバー８２が水密に固定配置され、他端部側には前記振動子カバー８３が水密に固定配置されている。前記カプセル本体部８１の中央部には、中央部太径孔８１ａ及び中央部細径孔８１ｂを備えた中央貫通孔が形成されている。前記中央部細径孔８１ｂには、Ｏリング８４が配置されている。このＯリング８４は、振動子シャフト４１の外周面及びこの中央部細径孔８１ｂの内周面に密着して液密を確保するとともに、前記振動子シャフト４１を軸支している。

前記振動子カバー８３と前記カプセル本体部８１と、前記Ｏリング８４とで形成される内部空間には、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８５が封止されている。一方、前記中央部太径孔８１ａには、スリップリング４２、エンコーダ４６及びモータ部４４が配置固定されている。

前記カプセル本体部８１から前記振動子カバー８３側に突出する前記振動子シャフト４１の先端部には、振動子保持部材８６により保持されて超音波振動子２１が配置されている。前記振動子シャフト４１は、前記スリップリング４２に設けられた例えば、ボールベアリングによってカプセル本体２Ｄの長手中心軸と略同心で回転可能に支持されている。このことによって、前記超音波振動子２１は、カプセル本体２Ｄ内の長手中心軸上に配設されて回転することにより、前記長手中心軸に対して垂直な方向であるラジアル方向に超音波パルスを出射し、体腔内をラジアル走査する。

前記カプセル本体部８１と前記本体カバー８２とで形成される内部空間には、前記モータ部４４の他端部、出力回転軸８７ａを備えた回転方向反転機構部８７及び回転錘８８が配置されている。前記モータ部４４の他端側端面には、前記回転方向反転機構部８７が設けられている。この回転方向反転機構部８７には、前記モータ部４４の回転軸４４ａの回転力を反転させて前記出力回転軸８７ａに所望のトルクを伝達する図示しない例えば歯車列が設けられている。なお、前記回転軸４４ａと前記振動子シャフト４１とは機械的に一体に構成されている。

前記回転錘８８は、前記出力回転軸８７ａに配置されるステンレス鋼など剛性の高い材質で筒状に形成した回転部８９と、この回転部８９の外周面に接着等の手段によって固設される例えば鉛やタングステンなど比重の大きな部材で管状に形成した錘９０とで構成されている。

前記回転方向反転機構部８７の出力回転軸８７ａには、前記回転部８９が取り付けられている。具体的には、前記回転部８９は、中央部に形成されている貫通孔８９ａに前記出力回転軸８７ａが配置された状態で、例えば図示しないねじによってねじ止めされ、前記出力回転軸８７ａに一体固定されている。このことによって、前記回転錘８８は、回転可能に配置されている。

また、前記本体カバー８２の後端部には、前記ケーブル８０が延出されており、このケーブル８０を挿通する後述の電源線、重畳信号線が前記カプセル本体部８１に設けられた回路基板９１に接続されている。この回路基板９１には、後述のカプセル側信号処理部１２Ｄ、カプセル側制御部１４等が設けられている。尚、前記モータ駆動部４９と前記モータ部４４と前記エンコーダ４６とは、回転駆動部２２Ｄを構成している。

次に、図２５を参照してカプセル型超音波診断装置１Ｄの回路構成を説明する。
前記カプセル本体２Ｄは、前記超音波振動子２１及び前記回転駆動部２２Ｄを有する超音波部１１Ｄと、カプセル側信号処理部１２Ｄと、カプセル側制御部１４とを有して構成されている。また、前記超音波観測装置３Ｄは、装置側信号処理部３３Ｄと、装置側制御部３４と、画像処理部３５と、モニタ３６と、操作入力部３７と、装置内電源部３８とを有して構成されている。

前記ケーブル８０には、前記超音波観測装置３Ｄの装置内電源部３８から前記カプセル本体２Ｄに電源電力を伝達する電源線８０ａと、前記カプセル本体２Ｄから前記超音波観測装置３Ｄの装置側信号処理部３３Ｄに重畳エコー信号を送信するための重畳信号線８０ｂとが挿通配設されている。

尚、前記カプセル本体２Ｄの前記カプセル側信号処理部１２Ｄ、前記回転駆動部２２Ｄ及び前記超音波観測装置３Ｄの装置側信号処理部３３Ｄは、上記実施例１で説明したのと同様な構成である。

すなわち、前記回転駆動部２２Ｄは、図２６に示すように前記モータ駆動部４９が前記エンコーダ信号発生部４３ａからのエンコーダ信号としてＺ相信号に基づき、前記モータ部４４を制御駆動するとともに、前記エンコーダ信号発生部４３ａがエンコーダ信号（Ｚ相信号）を前記カプセル側信号処理部１２Ｄへ出力する。

また、前記カプセル側信号処理部１２Ｄは、図２７に示すように前記幅整形部５４が前記エンコーダ信号発生部４３ａからのエンコーダ信号（Ｚ相信号）に対して幅整形処理を行うとともに、前記加算回路５５が幅整形処理されたエンコーダ信号（Ｚ相信号）を前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算処理する。

これにより、超音波振動子２１からのエコー信号は、エンコーダ４６からのエンコーダ信号を重畳された重畳エコー信号が前記カプセル側制御部１４を介して前記ケーブル８０の前記重畳信号線８０ｂにより前記超音波観測装置３Ｄへ送信される。

前記超音波観測装置３Ｄの装置側信号処理部３３Ｄは、図２８に示すように第１，第２クランプ回路６１ａ，６１ｂによるレベル分割方式により、前記ケーブル８０の前記重畳信号線８０ｂを介して受信したカプセル本体２Ｄからの重畳エコー信号からエコー信号及びエンコーダ信号を分離するとともに、分離したエンコーダ信号からＺ相信号及びＡ相信号を得る。

このように構成されている実施例４のカプセル型超音波診断装置１Ｄの作用を説明する。前記カプセル型超音波診断装置１Ｄは、被験者によりカプセル本体２Ｄが飲み込まれることにより、このカプセル本体２Ｄが体腔内に送り込まれる。前記カプセル本体２Ｄは、前記ケーブル８０を押し引きすることにより、体腔内で進退されると同時に、超音波観測が行われる。

或いは、カプセル型超音波診断装置１Ｄは、図２９及び図３０に示すように前記カプセル本体２Ｄが内視鏡挿入部１０１の先端部１０１ａに設けた円柱状バルーン１０２内に収納されて体腔内へ挿入される。前記カプセル本体２Ｄは、前記ケーブル８０が前記内視鏡挿入部１０１の処置具挿通用チャンネル１０３内に挿通配設される。尚、前記内視鏡挿入部１０１は、側視型であるが、直視型或いは斜視型でもよい。

前記円柱状バルーン１０２は、前記内視鏡挿入部１０１の処置具挿通用チャンネル１０３を介して体外から供給された超音波伝達媒体８５により満たされると、この円柱状バルーン１０２が長手軸方向に細長く膨張され、前記超音波伝達媒体８５中を前記カプセル本体２Ｄが進退可能になっている。
前記カプセル本体２Ｄは、前記ケーブル８０を押し引きすることにより、円柱状バルーン１０２内において進退されることで、体腔内で進退されると同時に、超音波観測が行われる。
先ず、カプセル本体２Ｄは、ケーブル８０が押し出されることにより、体腔内管路の深部側へ進むとともに、超音波観測装置３Ｄから電源電力が供給され体腔内をラジアル走査する。カプセル本体２Ｄは、超音波部１１Ｄの回転駆動部２２Ｄが駆動して超音波振動子２１を回転駆動する。

前記回転駆動部２２Ｄは、前記モータ駆動部４９が前記エンコーダ信号発生部４３ａからのエンコーダ信号としてＺ相信号に基づき、前記モータ部４４を制御駆動する。前記回転駆動部２２Ｄは、前記モータ４８が駆動され、このモータ４８の回転がカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３を介して振動子シャフト４１に伝達されて前記超音波振動子２１を回転させる。

同時に、前記回転駆動部２２Ｄは、磁気センサ４５によりカップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の磁気相の磁界の変化を検出し電気信号を出力する。この電気信号は、前記カップリング兼エンコーダ用磁気ドラム４３の前記エンコーダ信号発生部４３ａによりエンコーダ信号に変換される。エンコーダ信号発生部４３ａは、Ｚ相信号を前記モータ駆動部４９へフィードバックする。同時にエンコーダ信号発生部４３ａは、Ｚ相信号を前記カプセル側信号処理部１２へ出力する。

カプセル本体２Ｄは、振動子シャフト４１が回転して超音波振動子２１が回転状態になるとともに、回転方向反転機構部８７の出力回転軸８７ａが回転軸４４ａと逆方向に回転されて、この出力回転軸８７ａに一体な回転錘８８が超音波振動子２１の回転方向と逆方向に回転状態になる。

このとき、カプセル本体２Ｄでは、超音波振動子２１が回転されることによって、長手中心軸に対して回転させようとする慣性力が発生する一方で、回転方向反転機構部８７の出力回転軸８７ａの回転によって回転錘８８が回転されることによって、長手中心軸に対して超音波振動子２１の回転方向とは逆方向に回転して、慣性力と逆方向で同等の大きさの慣性力を発生する。このことによって、カプセル本体２Ｄは、回転状態になることが防止される。

また、前記カプセル本体２Ｄは、前記カプセル側制御部１４からスリップリング４２等を介して超音波駆動信号を出力されて超音波振動子２１を駆動する。超音波振動子２１は、回転しながら超音波パルスを生体組織に対して送波し、生体組織から反射される超音波パルスを受波してエコー信号を得る。これにより、カプセル本体２Ｄは、体腔内をラジアル走査する。

超音波振動子２１から得られたエコー信号は、スリップリング４２等を介して前記カプセル側信号処理部１２Ｄに伝達され、信号処理される。前記カプセル側信号処理部１２Ｄは、前記幅整形部５４によりエンコーダ信号（Ｚ相信号）に対して幅整形処理を行い、前記加算回路５５によりエンコーダ信号（Ｚ相信号）を前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算処理し、重畳エコー信号を得る。エンコーダ信号（Ｚ相信号）を重畳された重畳エコー信号は、前記ケーブル８０の重畳信号線８０ｂを介して前記超音波観測装置３へ送信される。

前記超音波観測装置３Ｄは、前記装置側信号処理部３３Ｄが前記カプセル本体２Ｄからの重畳エコー信号を受信し、この重畳エコー信号から前記第１クランプ回路６１ａがエコー信号を、前記第２クランプ回路６１ｂがエンコーダ信号（Ｚ相信号）を得る。
以降、実施例１で説明したのと同様に、前記装置側信号処理部３３Ｄは、得られたＺ相信号を波形整形した後、パルス発生部６６によりＡ相信号を生成してＺ相信号及びＡ相信号を得て、前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力する。

また、前記装置側信号処理部３３Ｄは、得られたエコー信号を信号処理して前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力する。前記画像処理部３５は、前記装置側信号処理部３３Ｄからのエンコーダ信号に同期してエコー信号を画像処理することにより超音波画像信号を得て、超音波断層画像をモニタ３６に表示させる。

カプセル型超音波診断装置１Ｄは、カプセル本体２Ｄが円柱状バルーン１０２の先端に到達した後、ケーブル８０が引かれてカプセル本体２Ｄが内視鏡挿入部１０１の先端部に引き戻される。尚、カプセル型超音波診断装置１Ｄは、カプセル本体２Ｄの戻りのときも、ラジアル走査を行って超音波断層画像を得るようにしてもよい。また、カプセル型超音波診断装置１Ｄは、十分に超音波断層画像を得られるまで、カプセル本体２Ｄを何回でも進退させて、ラジアル走査を行い、超音波断層画像を得るようにしてもよい。

超音波断層画像を得た後、カプセル型超音波診断装置１Ｄは、図示しない吸引装置により処置具挿通用チャンネル１０３を介してチャンネル開口１０３ａから円柱状バルーン１０２内の超音波伝達媒体８５を吸引して体外へ排出され、円柱状バルーン１０２が縮められる。カプセル型超音波診断装置１Ｄは、内視鏡挿入部１０１が体腔内から抜き去られ、超音波観測が終了する。

この結果、実施例４のカプセル型超音波診断装置１は、エコー信号にエンコーダ信号を重畳させることにより、前記カプセル本体２Ｄからエコー信号と共にエンコーダ信号を１本の送信ラインとして重畳信号線８０ｂを用いて前記超音波観測装置３Ｄへ送信できる。このため、実施例４のカプセル型超音波診断装置１は、従来超音波信号用とエンコーダ信号用とで別々に必要であった信号線（エコー信号線１本、エンコーダ信号線８本合計９本）を１本に減らすことができる。

したがって、実施例４のカプセル型超音波診断装置１Ｄは、信号線の本数が減るので、カプセル本体２Ｄと超音波観測装置３Ｄとを接続している前記ケーブル８０を細く形成でき、ケーブル８０の原価を低減できる。また、実施例４のカプセル型超音波診断装置１Ｄは、信号線の本数が減るので、信号線端を基板やコネクタ等に接続する作業工数が短縮できる。

さらに、実施例４のカプセル型超音波診断装置１Ｄは、信号線の本数が減るので、ケーブル８０の太さを変えない場合は、それぞれの信号線を従来よりも太くすることができ、信号線の電気抵抗を下げることができる。また、実施例４のカプセル型超音波診断装置１Ｄは、内視鏡挿入部１０１を用いることなく単独で使用する場合、前記ケーブル８０が細くなることで、患者の口や鼻からケーブル８０が出ていることにより感じる違和感を軽減することができる。

尚、前記カプセル型超音波診断装置１Ｄは、超音波観測装置３Ｄにてクランプ回路を用いてエコー信号及びエンコーダ信号を分離するレベル分割方式を用いるように構成しているが、上記実施例２と同様に超音波観測装置３Ｄにてフィルタを用いてエコー信号及びエンコーダ信号を分離する周波数分割方式を用いて構成してもよい。

図３１に示すようにカプセル型超音波診断装置１Ｅは、回転駆動部２２Ｅを有する超音波部１１Ｅ及びカプセル側信号処理部１２Ｅを設けたカプセル本体２Ｅと、装置側信号処理部３３Ｅを設けた超音波観測装置３Ｅとを備えて構成されている。また、カプセル本体２Ｅと超音波観測装置３Ｅとを接続しているケーブル８０には、前記電源線８０ａ及び前記重畳信号線８０ｂとが挿通配設されている。

尚、前記カプセル本体２Ｅの前記カプセル側信号処理部１２Ｅ、前記回転駆動部２２Ｅ及び前記超音波観測装置３Ｅの装置側信号処理部３３Ｅは、上記実施例２で説明したのと同様な構成である。
すなわち、前記回転駆動部２２Ｅは、図３２に示すように前記エンコーダ信号発生部４３ｂがエンコーダ信号としてＺ相信号及びＡ相信号を生成し、前記モータ駆動部４９及び前記カプセル側信号処理部１２Ｅへ出力する。
また、前記カプセル側信号処理部１２Ｅは、図３３に示すように幅整形部５４Ｂが前記エンコーダ信号発生部４３ｂからのエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）に対して幅整形処理し、加算回路５５Ｂが前記幅整形部５４Ｂにより幅整形処理されたエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）を前記超音波振動子２１からのエコー信号に加算処理する。これにより、超音波振動子２１からのエコー信号は、エンコーダ４６からのエンコーダ信号（Ｚ相信号及びＡ相信号）を重畳されて前記カプセル側制御部１４を介して前記ケーブル８０の前記重畳信号線８０ｂにより前記超音波観測装置３Ｅへ送信される。

前記超音波観測装置３Ｅは、前記装置側信号処理部３３Ｅが前記カプセル本体２Ｅからの重畳エコー信号を受信し、この重畳エコー信号から前記第１フィルタ６７ａがエコー信号を、前記第２フィルタ６７ｂがＺ相信号を、前記第３フィルタ６７ｃがＡ相信号を得る。これにより、前記装置側信号処理部３３Ｅは、実施例２で説明したのと同様に、重畳エコー信号からエコー信号と、エンコーダ信号としてＺ相信号及びＡ相信号を得て、前記装置側制御部３４を介して前記画像処理部３５へ出力できる。前記画像処理部３５は、前記装置側信号処理部３３からのエンコーダ信号に同期してエコー信号を画像処理することで、超音波画像を得ることができる。
この結果、本変形例のカプセル型超音波診断装置１Ｅは、エンコーダ信号（Ａ相，Ｚ相）が複数であっても１つの信号ラインとして重畳信号線８０ｂによりカプセル本体２Ｅから超音波観測装置３Ｅに伝送することができる。従って、本変形例のカプセル型超音波診断装置１Ｅは、前記カプセル型超音波診断装置１Ｄと同様な効果を得ることに加え、回転に同期したＡ相信号が得られるので、得られたエコー信号を正確に分割することができ、安定した超音波断層画像を構築することが可能である。

尚、カプセル本体と超音波観測装置とをケーブル８０により接続して構成したカプセル型超音波診断装置は、図示しないが実施例３で説明したように超音波振動子２１の周囲に磁石を配置することによりエンコーダを構成し、エンコーダ信号をエコー信号に重畳するように構成しても構わない。また、カプセル本体と超音波観測装置とをケーブル８０により接続して構成したカプセル型超音波診断装置は、図示しないが前記重畳信号線８０ｂを光ケーブルとして構成してもよい。

また、本発明は、以上述べた実施例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。

本発明のカプセル型超音波診断装置は、エコー信号及びモータの回転位置信号を良好に送信可能で、簡易で且つ組込み性が向上可能で小型なカプセル本体を可能としたことにより、体腔内の超音波観測を行う場合に適している。

実施例１のカプセル型超音波診断装置を示す説明図である。 図１の超音波部の構成を示す概略説明図である。 図１の回転駆動部の回路構成を示すブロック図である。 図１のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図１の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図４のカプセル側信号処理部により信号処理して得られたエコー信号の波形を示すグラフである。 図３のエンコーダ信号発生部から出力されるエンコーダ信号（Ｚ相信号）の波形を示すグラフである。 図７のエンコーダ信号（Ｚ相信号）に対して幅整形されたエンコーダ信号（Ｚ相信号）の波形を示すグラフである。 図６のエコー信号に図８のエンコーダ信号（Ｚ相信号）を加算して重畳した重畳エコー信号の波形を示すグラフである。 図５の装置側信号処理部が復調信号（重畳エコー信号）に対してレベル分割処理を施す際のグラフである。 図１０の復調信号（重畳エコー信号）から取り出されたエコー信号の波形を示すグラフである。 図１０の復調（重畳エコー信号）から取り出されたエンコーダ信号（Ｚ相信号）の波形を示すグラフである。 実施例２のカプセル型超音波診断装置を示す全体構成図である。 図１３の回転駆動部の回路構成を示すブロック図である。 図１３のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図１３の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図１５のカプセル側信号処理部から出力される重畳エコー信号の波形を示すグラフである。 図１６の装置側信号処理部が復調信号（重畳エコー信号）に対して周波数分割処理を施す際のグラフである。 実施例３のカプセル型超音波診断装置を示す全体構成図である。 図１９の超音波部の構成を示す概略説明図である。 図１９の回転駆動部の回路構成を示すブロック図である。 図１９のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図２２のカプセル側信号処理部から出力される重畳エコー信号の波形を示 実施例４のカプセル型超音波診断装置を示す全体構成図である。 図２４のカプセル型超音波診断装置の回路構成を示すブロック図である。 図２５の回転駆動部の回路構成を示すブロック図である。 図２５のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図２５の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図２４のカプセル本体を内視鏡挿入部の先端部に取り付けた際の様子を示す説明図である。 図２９の内視鏡挿入部を体腔内に挿入してカプセル本体による超音波観測を行っている際の様子を示す説明図である。 変形例のカプセル型超音波診断装置の回路構成を示すブロック図である。 図３１の回転駆動部の回路構成を示すブロック図である。 図３１のカプセル側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。 図３１の装置側信号処理部の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ カプセル型超音波診断装置
２ カプセル本体
３ 超音波観測装置
１１ 超音波部
１２ カプセル側信号処理部
２１ 超音波振動子
２２ 回転駆動部
３３ 装置側信号処理部
４３ａ エンコーダ信号発生部
４４ モータ部
４６ エンコーダ
４８ モータ
５５ 加算回路
６１ａ 第１クランプ回路
６１ｂ 第２クランプ回路

Claims (3)

1. 超音波パルスを生体組織に対して送波し、この生体組織から反射される超音波パルスを受波してエコー信号を得る超音波振動子と、この超音波振動子を回転させるモータと、このモータの回転位置を検知する回転位置検知部とを有し、前記超音波振動子が得たエコー信号に前記回転位置検知部からの回転位置信号を重畳して送信する、体内に導入可能なカプセル本体と、
   前記カプセル本体から送信された重畳信号を受信し、この受信した重畳信号を信号処理して超音波断層画像を生成する超音波観測装置と、
   を具備したことを特徴とするカプセル型超音波診断装置。
2. 前記カプセル本体は、前記超音波振動子が得たエコー信号に前記回転位置検知部からの回転位置信号を重畳するための重畳手段を有し、
   前記超音波観測装置は、前記カプセル本体から送信された重畳信号を受信し、この受信した重畳信号からエコー信号と回転位置検知信号とを分離する分離手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型超音波診断装置。
3. 前記超音波観測装置は、無線通信又は、有線通信により前記カプセル本体から送信された重畳信号を受信することを特徴とする請求項１又は２に記載のカプセル型超音波診断装置。

Images