JP4339662B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波内視鏡の先端部に配置した駆動モータで超音波振動子を回転させる超音波内視鏡に関する。

従来より、超音波振動子から生体組織内に超音波ビームを繰り返し送信し、生体組織から反射される超音波ビームのエコー信号を同一あるいは別体に設けた超音波振動子で受信して、二次元的な可視像である超音波断層画像を表示装置の画面上に表示させて、病変部の診断等に用いる超音波診断装置が種々提案されている。

この超音波診断装置と組み合わせて使用される機器としては、体腔内に挿入し体内臓器を観察できる内視鏡の挿入部の先端部に超音波振動子を備えた超音波内視鏡等がある。そして、この超音波内視鏡のひとつに、前記超音波振動子を機械的に回転させてラジアル走査を行なえる機械式の超音波内視鏡がある。この超音波内視鏡では、例えば操作部又は超音波観測装置に設けた駆動モータの回転駆動力をフレキシブルシャフトを介して内視鏡先端部に設けた超音波振動子へと伝達することにより、これをラジアル方向に回転させるようにしている。

このような形態の超音波内視鏡では、上述したように操作部又は超音波観測装置の側に駆動モータ等の超音波振動子を駆動する駆動手段が設けられていることから、例えば操作部に当該駆動手段が配設されている場合には、操作部の重量が大きくなってしまい、この操作部を常に把持して使用する操作者の負荷が大きくなってしまうという問題点がある。

また、操作部又は超音波観測装置に駆動モータ等の駆動手段を配設したものでは、駆動モータの回転駆動力はフレキシブルシャフトを介して超音波振動子へと伝達するようにしている。このことから、例えばフレキシブルシャフトに捻れ力が生じることに起因して駆動手段側のエンコーダと先端部側の超音波振動子との間に位相ずれが発生する場合がある。このような場合において生成される超音波断層画像には、例えば揺れや歪み等が生じ、画質劣化の原因になる可能性がある。

そして、フレキシブルシャフトを介して駆動モータの回転駆動力を超音波振動子に伝達し、これを回転させるようにした超音波内視鏡では、長いフレキシブルシャフトを介するために、設定し得る超音波振動子の回転速度に限界が生じてしまうという問題点がある。

さらに、駆動モータの回転とフレキシブルシャフトの回転との間の同期を取ることが困難であって、回転駆動力の伝達系によるロータの回転位置誤差が生じてしまう可能性もある。この場合には、高精細な超音波断層画像を生成することが困難になってしまうという問題点がある。

そこで、上述したような種々の問題点を解消するために、本出願人は先に特開２００１−１２８９８１号公報等による超音波内視鏡についての提案を行なっている。

この特開２００１−１２８９８１号公報によって開示される超音波内視鏡は、超音波内視鏡における先端部の先端硬質部の内部に超音波振動子を設けると共に、これに加えて超音波振動子を回転させる駆動モータ（回転駆動手段）とスリップリング（回転型信号伝達手段）とエンコーダ（回転位置検出手段）とを少なくとも配設し、当該駆動モータによって超音波振動子を直接的に回転させ得るように構成している。

この場合において、超音波振動子・スリップリング・エンコーダ・駆動モータ等を所定のハウジングによって一体化して超音波観察ユニットを構成し、超音波内視鏡の先端部を構成する先端部本体に対して当該超音波観察ユニットをネジ等の締結手段を用いて着脱自在に構成している。

これによれば、超音波内視鏡における先端部の先端硬質部の内部に超音波振動子と駆動モータとスリップリングとエンコーダとを先端側から順に直列かつ一体に配設したので、良好な超音波診断を容易に行なうことができると同時に、先端部の細径化及び小型化を実現して幅広い診断用途に活用することができ、さらに組立性の向上に寄与すると共に、組立後における保守管理に優れた超音波内視鏡を提供することができるというものである。

また、上述したように上記特開２００１−１２８９８１号公報によって開示される手段では、先端硬質部に駆動モータやスリップリング等を配設して、超音波振動子を駆動モータにより直接的に回転させるように構成している。このような構成としたことから、駆動モータの回転駆動力をフレキシブルシャフトを介して超音波振動子を回転させるものに比べて、超音波振動子をより高速に回転させることができるようになる。

ところで、一般に超音波振動子を機械的に回転させてラジアル走査を行なう機械式の超音波内視鏡においては、超音波振動子の回転速度によって超音波断層画像（動画像）を表示する際のフレームレート、即ち単位時間当たりの画像信号の取り込み数が決定される。

スコープや臓器の動きに対する追従性は、フレームレートの高低によって決定される。つまり、フレームレートが高い程、実際の動きに追従した超音波断層画像を生成し得ることになる。

したがって、上述の特開２００１−１２８９８１号公報によって開示される手段等を用いることによって超音波振動子の回転速度をより高速に設定することができれば、高いフレームレートを設定することができ、これによって追従性の良好な超音波断層画像を生成することができるようになる。

一方、従来の機械式の超音波内視鏡においては、例えば超音波振動子から放射する超音波ビームの周波数を段階的に切り換えて、その深達度に応じた表示レンジの切り換え設定をすることができるように構成したものがある。そして、この表示レンジの切り換えに応じて超音波振動子の駆動制御を行なって、フレームレートの設定をも自動的に切り換わるように構成した超音波観測装置については、例えば特開平６−１３８２１１号公報等によって開示されている。

上記特開平６−１３８２１１号公報によって開示されている超音波観測装置は、半周走査を行なうソナー（sonar：水中音波探知装置）である。つまり、このソナーは、送受波器（超音波振動子）の送受波面を俯角方向で揺動させて右旋回と左旋回とを交互に繰り返して行なって超音波の送受波を行なうように構成されるものである。

このような半周走査ソナーにおいて、送受信波器を揺動させる際の速度設定を高速設定とし、表示レンジを長距離側のレンジに設定して観測を行なった場合には、例えば左旋回時の送波に対する受波が右旋回時になってしまい、生成される超音波画像に歪みや捻れ等が生じてしまうことがあるという問題点がある。

このことを考慮して、当該公報に開示されているソナーにおいては、設定した表示レンジに応じた適切な旋回速度を自動設定する手段を設けている。これにより、設定した表示レンジに応じて送受波器を適切に揺動させるようにして、常に明確な超音波画像を取得することができるようにしている。

他方、従来の超音波内視鏡において電子走査式のものでは、超音波振動子から放射する超音波ビームの周波数を段階的に切り換えることによって、被検体近傍の深さ方向の表示範囲、即ち表示レンジを切り換えて任意に設定し得るものがある。この場合においては、設定した表示レンジに応じて適切なフレームレートが自動的に設定されるようになっている。
特開２００１−１２８９８１号公報 特開平６−１３８２１１号公報

ところが、上述の特開２００１−１２８９８１号公報によって開示される手段等を用いた超音波内視鏡においては、超音波振動子を高速に回転させて高いフレームレートによる走査を行なったとすると、設定した表示レンジによっては、超音波断層画像を生成するための信号処理等を担う超音波観測装置の制御系による処理速度が追い付かなくなってしまうという問題点がある。つまり、この場合において、超音波振動子を高速に回転させ高いフレームレートによる走査を行なう際に、設定される表示レンジが長距離レンジに設定されていると超音波観測装置による信号処理が対応できず、その結果、超音波断層画像の生成ができなくなってしまうことがあり得るという問題点がある。

一方、上述の特開平６−１３８２１１号公報によって開示されている手段は、超音波振動子を揺動させて右旋回と左旋回とを交互に繰り返して行なって超音波の送受波を行なう半周走査ソナーに適用するのに適するものであって、超音波振動子を回転させることによって超音波振動子の全周における超音波断層画像を得ようとする超音波内視鏡等に用いるのには適さない手段である。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、超音波ビームを放射する超音波振動子とこの超音波振動子を回転させ得る駆動モータとを一体に構成した先端ユニットを挿入部の先端部に対して配設した超音波内視鏡において、設定した表示レンジに応じて超音波振動子の回転速度が自動的に切り換わるように駆動モータの駆動制御がなされることで、適切なフレームレートで超音波断層画像を生成し得るようにして、常に良好な超音波断層画像を確実に生成することのできる超音波診断装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、超音波を送受信する超音波振動子と、この超音波振動子を機械的に回転させる回転駆動手段と、回転状態にある上記超音波振動子と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段とを一体に構成した超音波観察ユニットを、体腔内に挿入すべく構成された内視鏡挿入部の先端部本体に配設したラジアル走査型の超音波内視鏡と、この超音波内視鏡からの信号を受け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構成される超音波診断装置において、上記超音波観測装置は、上記超音波振動子から放射される超音波の到達範囲を規定する表示レンジを切り換えて選択設定するための操作入力部と、この操作入力部からの指示信号を受けてレンジ信号データを生成し、このレンジ信号データに基づいてフレームレートデータを生成し出力する制御部と、このフレームレートデータに基づいて駆動モータの回転速度の駆動制御を行なうモータ制御部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、超音波ビームを放射する超音波振動子とこの超音波振動子を回転させ得る駆動モータとを一体に構成した先端ユニットを挿入部の先端部に対して配設した超音波内視鏡において、設定した表示レンジに応じて超音波振動子の回転速度が自動的に切り換わるように駆動モータの駆動制御がなされることで、適切なフレームレートで超音波断層画像を生成し得るようにして、常に良好な超音波断層画像を確実に生成し得る超音波診断装置を提供することができる。

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
図１は、本発明の一実施形態の超音波診断装置の構成を示す概略構成図である。また、図２は、本実施形態の超音波診断装置における超音波観測装置の内部構成の概略を示すブロック構成図である。そして、図３と図４とは、本実施形態の超音波診断装置に用いられる超音波内視鏡における先端硬質部とこれに装着される超音波観察ユニットを拡大して示す要部拡大断面図であって、図３は両者が接続されていない状態を、図４は両者が接続されている状態を、それぞれ示している。そして、図５は、図３に示す超音波観察ユニットのＡ−Ａ線に沿う断面図である。

まず、本実施形態の超音波診断装置の全体的な概略構成と、この超音波診断装置の一部を構成する超音波観測装置及び超音波内視鏡の概略的な構成について図１〜図５を参照しながら以下に説明する。

図１に示すように本実施形態の超音波診断装置は、これと組み合わせて使用される機器としての機械走査式の超音波内視鏡１と、この超音波内視鏡１の統括的な制御等を主に行なう制御部（１４ａ；図２参照）や上記超音波内視鏡１を用いて生成される所定の電気信号に基づいてその信号に対応する超音波断層画像を生成し表示する表示部（１４ｅ；図２参照）等を具備して構成される超音波観測装置１４等によって構成される。

超音波内視鏡１は、体腔内等に挿入される細長形状の内視鏡挿入部（以下、単に挿入部と略記する）２と、この挿入部２の基端部に設けられ把持部を備えた操作部３と、この操作部３の例えば側部から延出され可撓性を有するユニバーサルコード４等によって主に構成されている。

ユニバーサルコード４の端部にはスコープコネクタ５が設けられている。このスコープコネクタ５には光源コネクタ６と電気コネクタ７と超音波コネクタ８と吸引口金９と送気送水口金１０が設けられている。

光源コネクタ６には照明光を供給する光源装置１１が着脱自在に接続されるようになっている。また、電気コネクタ７には、所定の信号ケーブル（図示せず）を介して各種の信号処理等を行なうビデオプロセッサ１２が着脱自在に接続されるようになっている。そして、超音波コネクタ８には超音波ケーブル１３を介して超音波観測装置１４が着脱自在に接続されるようになっている。さらに、吸引口金９には吸引チューブ（図示せず）を介して吸引ポンプ１５が着脱自在に接続されるようになっている。また、送気送水口金１０には送気チューブ及び送水チューブ（図示せず）を介して送水タンク１６が着脱自在に接続されるようになっている。

なお、送気送水口金１０は細径部材で形成されているので、例えば意図しない衝撃等による所定以上の力量が加わると容易に破損してしまう虞等がある。そこで、そのような事故を防止するために送気送水口金１０の近傍には、当該送気送水口金１０よりも突出量を大きく（高く）なるように設定した突起部１７（図１参照）が設けられている。

超音波観測装置１４は、上述したように超音波内視鏡１の統括的な制御を行なうものであって、例えば後述する超音波観察ユニット２４の駆動制御や、これによって取得した電気信号の信号処理等を行なう制御回路等に加え、取得した信号に基づいて超音波断層画像を表示する表示装置等を含んで構成されている（図２参照。詳細は後述する）。

超音波内視鏡１における挿入部２は、例えば硬質部材によって形成される先端硬質部２１と、この先端硬質部２１の基端部に連設され例えば上下方向及び左右方向に任意に湾曲自在に構成される湾曲部２２と、この湾曲部２２の基端部に連設され長尺状でかつ可撓性を有する可撓管部２３とによって構成されている。

先端硬質部２１の先端には、超音波振動子３１等を一体に構成した超音波観察ユニット２４が着脱自在に配設されている。この超音波観察ユニット２４（超音波振動子３１）は、挿入部２から操作部３及びユニバーサルコード４の内部を挿通する信号ケーブル３２を介して超音波コネクタ８に接続されている。そして、この超音波コネクタ８には、上述したように超音波ケーブル１３を介して超音波観測装置１４が接続されるようになっている。したがって、これにより超音波観察ユニット２４の超音波振動子３１から出力される電気信号が超音波観測装置１４へと伝達される状態になると共に、当該超音波観測装置１４からの各種の制御信号等が超音波観察ユニット２４の超音波振動子３１や駆動モータ３７（図３と図４とを参照）等へと伝達され得るようになっている。なお、超音波観察ユニット２４の詳細構成については後述する。

操作部３には湾曲部２２の湾曲操作を行なう湾曲操作ノブ２５と、送気送水操作及び吸引操作をそれぞれ行なう送気送水吸引ボタン２６とが設けられている。また、処置具を挿入するための処置具挿入口２７が所定の位置に設けられている。

次に、本実施形態の超音波診断装置における超音波内視鏡１の先端硬質部２１及び超音波観察ユニット２４の詳細構成を図３と図４とを参照して以下に説明する。

図３と図４とに示すように先端硬質部２１は、その所定の位置に前面側に向けた斜面部２１ｃが形成されている。この斜面部２１ｃには、照明光学系を構成する照明窓（図示せず）と観察光学系を構成する観察窓２１ｄが設けられている。上述の光源装置１１（図１参照）から供給される照明光は、ユニバーサルコード４及び挿入部２を挿通するライトガイド（図示せず）を介して伝送され、照明窓から出射されるようになっており、これにより体腔内における患部等の被検体を照明するようになっている。

この照明光によって照明された被検体を表わす光学像は、観察窓２１ｄに臨む位置に配設される対物レンズ２１ｅによって、その結像位置に配置される電荷結合素子（以下、ＣＣＤという）等の撮像素子（図示せず）の撮像面に結像するようになっている。そして、このＣＣＤで光電変換された電気信号は、ユニバーサルコード４及び挿入部２を挿通する所定の信号線（図示せず）を介して上述のビデオプロセッサ１２（図１参照）へと伝送されるようになっている。これを受けてビデオプロセッサ１２は所定の信号処理を行なって標準的な映像信号に変換し、これを所定の表示装置（図示せず）の画面上に内視鏡観察画像として表示するようになっている。

一方、先端硬質部２１の先端部本体２１ａにおける先端部近傍の内部空間には、超音波観察ユニット２４を配置し得る内部形状を有する超音波観察ユニット配設部２１ｂが形成されている。この超音波観察ユニット配設部２１ｂの最先端部には開口２１ｆが形成されている。

また、この超音波観察ユニット配設部２１ｂの最奥部には、超音波振動子３１から出力される信号を伝達する信号ケーブル３２の一端部が接続される接続端子（以下、コネクタという）３３が配設されている。このコネクタ３３ａには、超音波観察ユニット配設部２１ｂに配置される超音波観察ユニット２４の最後端部に設けられるコネクタ３３ｂが接続されるようになっている。そして、図４に示すように超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して超音波観察ユニット２４が収納される形態で配置されるとコネクタ３３ａとコネクタ３３ｂは電気的に接続されるようになっている。これにより、超音波観察ユニット２４の超音波振動子３１からの出力信号は、信号ケーブル３２を介して最終的に超音波観測装置１４（図１参照）へと伝達される状態となる。

他方、超音波観察ユニット２４は、先端硬質部２１の一部を構成する先端部本体２１ａにおける超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して着脱自在に配設されるようになっている。

超音波観察ユニット２４は、例えば流動パラフィンや水や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４０が内部に充填される先端キャップ３４と、超音波ビームを送受信する超音波振動子３１と、回転状態の超音波振動子３１と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段であるスリップリング３５と、超音波振動子３１の回転位置を検出する回転位置検出手段であるエンコーダ３６と、超音波振動子３１を回転させる回転駆動手段である駆動モータ３７等が超音波観察ユニットハウジング（以下、ユニットハウジングと略記する）３８によって一体化した形態で構成されている。

超音波振動子３１は、振動子保持部材３１ａに一体に形成される回動軸３１ｂによって保持されている。この回動軸３１ｂは、超音波振動子３１の回転位置を検出するエンコーダ３６に接続されており、このエンコーダ３６と駆動モータ３７とが軸継手３９を介して一体的に結合されている。そして、スリップリング３５及びエンコーダ３６は固定部材であるユニットハウジング３８によって保持されており、これにより各部材が一体化されて超音波観察ユニット２４を構成している。

なお、本実施形態における超音波観察ユニット２４においては、その一部を構成する超音波振動子３１の超音波送受面（以下、単に送受面と略記する）３１ｃが駆動モータ３７の回転中心軸（図３〜図５に示す符号Ｏ参照）から超音波の放射方向に離間した位置となるように設定されている。つまり、このような設定とすることによって、超音波振動子３１の送受面３１ｃは先端キャップ３４の内壁面に近い位置で回転し、超音波振動子３１から放射される超音波ビームが超音波伝達媒体４０を通過する距離が短縮し得る構成となっている。

先端キャップ３４の基端部は、ユニットハウジング３８の先端部近傍において水密的に接着固定されている。つまり、先端キャップ３４は超音波観察ユニット２４と一体に固定されている。そして、ユニットハウジング３８と先端キャップ３４の両者が一体となった状態で超音波観察ユニット２４を構成している。

先端キャップ３４は、例えば超音波透過性材質である低密度ポリエチレンやポリメチルペンテン等によって形成されている。そして、先端キャップ３４の内部空間には超音波振動子３１が配置されると共に、例えば流動パラフィンや水や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４０が充填されている。

なお、超音波伝達媒体４０は、例えば先端キャップ３４の先端部分に形成される先端開口３４ａから注入されるようになっている。この先端開口３４ａは密栓部材３４ｂによって水密的に塞がれるようになっている。

このように構成される超音波観察ユニット２４は、例えばねじ込み等の連結手段（特に図示せず）によって先端硬質部２１の先端部本体２１ａの超音波観察ユニット配設部２１ｂに対して着脱自在に配設されるようになっている。そして、この状態において、超音波観察ユニット２４のコネクタ３３ｂは、先端部本体２１ａ側のコネクタ３３ａに接続されることになる（図４の接続状態を参照）。

超音波観察ユニット２４のコネクタ３３ｂには、超音波振動子３１と電気的に接続される信号線（図示せず）及びエンコーダ３６と電気的に接続される信号ケーブル（図示せず）等がそれぞれ電気的に接続されている。

一方、本実施形態の超音波診断装置における超音波観測装置１４の内部構成の概略を図１と図２とを参照して以下に説明する。

本実施形態の超音波診断装置における超音波観測装置１４は、上述したように超音波内視鏡１の統括的な制御等を主に行なうものである。この超音波観測装置１４は、後述する超音波観察ユニット２４（図３や図４等を参照）における超音波振動子３１を励振させて超音波を送信する等の駆動制御のための制御信号を送信する送信部１４ｂと、超音波観察ユニット２４からの電気信号を受けて増幅等の信号処理を行なう受信部１４ｃと、この受信部１４ｃからの出力信号を受けて超音波断層画像を生成するための信号処理等を行なう画像処理部１４ｄと、この画像処理部１４ｄからの出力信号に基づいて超音波断層画像を表示する表示部１４ｅと、超音波観察ユニット２４の駆動モータ３７の駆動制御を行なうモータ制御部１４ｇと、本超音波観測装置１４の上述した内部構成回路等及びこれらの構成回路等を介して接続される超音波内視鏡１の統括的な制御を行なう制御部１４ａと、本超音波診断装置を操作するための操作指示信号を入力するキーボード等の信号入力装置からなる操作入力部１４ｆ等によって構成されている。

操作入力部１４ｆには、超音波内視鏡１を使用する際に被検体近傍の深さ方向の表示範囲（表示レンジ）を切り換えて選択設定するためのレンジ切換スイッチ１４ｆｆが設けられている。つまり、このレンジ切換スイッチ１４ｆｆを操作者が任意に操作することによって、所望の観察範囲を設定し得るようになっている。

制御部１４ａの内部には、上述の操作入力部１４ｆのレンジ切換スイッチ１４ｆｆからの指示信号（レンジ信号）を受けて駆動モータ３７の駆動制御を行なうためのデータに変換処理するデータ変換部１４ａａが設けられている。

より詳しく説明すると、制御部１４ａの内部に設けられるデータ変換部１４ａａは、操作入力部１４ｆのレンジ切換スイッチ１４ｆｆからの指示信号（レンジ信号）を受けると、そのレンジ信号データに応じたモータ回転速度データに変換するようになっている。

ここで、レンジ切換スイッチ１４ｆｆを操作することによって生じるレンジ信号は、例えば本超音波観測装置１４において設定し得る複数種類の表示レンジに応じた信号である。

このレンジ信号を受けた制御部１４ａは、これをデータ化してデータ変換部１４ａａへと渡す。データ変換部１４ａａは、入力されたレンジ信号データに基づいて所定の信号処理を行なって駆動モータ３７を駆動制御するためのモータ回転速度データを生成する。そして、これをモータ制御部１４ｇへと出力するようになっている。

このモータ回転速度データを受けたモータ制御部１４ｇは、当該受信データに応じた回転速度によって駆動モータ３７の駆動制御を行なうようになっている。

また、モータ回転速度データは、制御部１４ａから送信部１４ｂへも出力されるようになっている。この場合において、送信部１４ｂでは、当該モータ回転速度データを参照して超音波観察ユニット２４の超音波振動子３１から送信すべき超音波ビームの放射制御を行なうようになっている。

さらに、モータ回転速度データは、制御部１４ａから画像処理部１４ｄへも同時に出力されるようになっている。画像処理部１４ｄでは、このモータ回転速度データを参照して、受信部１４ｃから入力される画像信号のフレームレートを確認し、これに応じた画像信号処理を行なって所定の画像データを生成するようになっている。こうして生成された画像データは表示部１４ｅへと伝達され、この表示部１４ｅによって超音波断層画像として表示されるようになっている。

このように構成される本実施形態の超音波診断装置の作用について、以下に説明する。

本実施形態の超音波診断装置を用いた超音波観察診断を行なう場合においては、まずその使用に先立って操作入力部１４ｆのレンジ切換スイッチ１４ｆｆを操作して、これから行なおうとする超音波観察診断に適した所望の表示レンジを選択し設定する等の準備設定操作が必要である。

このレンジ切換スイッチ１４ｆｆによる表示レンジの切り換え設定操作を行なった後に、当該超音波診断装置の使用が開始されると、超音波観測装置１４は、設定された表示レンジに応じた回転速度によって駆動モータ３７（超音波振動子３１）を駆動制御し、設定された表示レンジに最適となるフレームレートによって所定の画像データを生成するための信号処理を画像処理部１４ｄにおいて行ない、表示部１４ｅにおいて良好な超音波断層画像を表示すべく、各種所定の制御動作を自動的に行なうことになる。

この場合において、レンジ切換スイッチ１４ｆｆによる表示レンジの切り換え設定操作は使用者によって行なわれる。このときに設定される表示レンジに応じて超音波観測装置１４が駆動モータ３７の回転速度を自動的に設定しフレームレートの自動切り換え制御を行なう際の一連の作用を、図６のフローチャートによって以下に説明する。

まず、本超音波診断装置を構成する各機器のそれぞれが図１に示すような形態で各接続された状態において、所定の電源スイッチのオン操作がなされて各機器に対して必要な電力の供給がなされた通電状態となっているものとする。

この状態において、当該超音波診断装置を使用して観察診断を行なうための各種の準備設定操作が行なわれる。この準備設定操作のうちの一つとして、これから行なおうとする超音波観察診断に適した所望の表示レンジを選択し設定する表示レンジ選択設定操作がある。

この表示レンジ選択設定操作は、上述したように超音波観測装置１４の操作入力部１４ｆにおけるレンジ切換スイッチ１４ｆｆを操作することによって行なわれるものである。この操作を行なうことによって生じる指示信号を受けて上記超音波観測装置１４（の制御部１４ａ等）は所定の制御処理、即ち表示レンジ設定処理を実行する。

まず、図６に示すステップＳ１において、超音波観測装置１４の制御部１４ａは、操作入力部１４ｆのレンジ切換スイッチ１４ｆｆが操作されたか否かの判断を行なう。この判断は、レンジ切換スイッチ１４ｆｆから所定のオン（ＯＮ）信号が生じたか否かを判定することによりなされる。

このステップＳ１において、制御部１４ａは、レンジ切換スイッチ１４ｆｆからの所定のオン（ＯＮ）信号を監視しており、使用者がレンジ切換スイッチ１４ｆｆを操作する等によって当該オン信号が発生すると、その信号は制御部１４ａへと伝達される。これを受けて制御部１４ａは、次のステップＳ２の処理を実行する。

なお、本実施形態の超音波診断装置における超音波観測装置１４において設定し得る表示レンジとしては、例えば４ｃｍレンジ／６ｃｍレンジ／９ｃｍレンジ／１２ｃｍレンジの四つの表示レンジを選択設定し得るようになっている。ここで、各レンジの示す距離は、超音波振動子３１を中心とする半径を示し、超音波振動子３１から放射される超音波ビームのおよその到達距離を示すものである。したがって、その距離の半径内の範囲が観察範囲となる。

この場合において、レンジ切換スイッチ１４ｆｆは、これを操作する毎に各表示レンジが順に設定されるようになっている。つまり、最初の電源投入後の初期状態では、４ｃｍレンジ又は前回の使用終了時に設定されていた表示レンジＸｃｍレンジが設定されるようになっている。そして、このときレンジ切換スイッチ１４ｆｆからは、当該設定されている表示レンジに関する指示信号（レンジ信号）が発生し、これを受けて制御部１４ａは対応するレンジ信号データを生成する。そして、このレンジ信号データはデータ変換部１４ａａへと出力されるようになっている。

また、この状態（例えば４ｃｍレンジ又は前回設定のＸｃｍレンジに設定されている状態）で使用者がレンジ切換スイッチ１４ｆｆを一回操作すると、６ｃｍレンジ又は前回設定のＸｃｍレンジの次の表示レンジが設定される。そして、このとき切り換え設定された表示レンジに応じた指示信号（レンジ信号）が発生し、同様に制御部１４ａが対応するレンジ信号データを生成して、このレンジ信号データはデータ変換部１４ａａへと出力される。

さらにここで、再度レンジ切換スイッチ１４ｆｆを操作すると、９ｃｍレンジ又はＸｃｍレンジの次の次の表示レンジが設定される。そして、このとき切り換え設定された表示レンジに応じた指示信号（レンジ信号）が発生し、制御部１４ａにより生成されたレンジ信号データはデータ変換部１４ａａへと出力される。

以下同様に、表示レンジの切り換え設定が順に行なわれ、これに伴って設定された表示レンジに応じた指示信号（レンジ信号）が適宜発生し、そのレンジ信号データが制御部１４ａのデータ変換部１４ａａへと出力される。

したがって、当該超音波観測装置１４及び操作入力部１４ｆが通電状態になった時点においては、レンジ切換スイッチ１４ｆｆからは表示レンジに関する何らかの指示信号が発生している状態となる。

換言すれば、このステップＳ１の処理において制御部１４ａは、超音波観測装置１４及び操作入力部１４ｆが通電状態となったか、又は通電状態とされた後にレンジ切換スイッチ１４ｆｆが使用者により操作されることで発生するいずれかのレンジ信号の監視を行なっている。

このように、上述のステップＳ１の処理において制御部１４ａは、レンジ切換スイッチ１４ｆｆからのいずれかのレンジ信号を受けると、次のステップＳ２の処理に進み、このステップＳ２において、当該制御部１４ａは、上述のステップＳ１でレンジ切換スイッチ１４ｆｆから受けたレンジ信号をデータ化する。そして、そのレンジ信号データがいずれの表示レンジを表わすものであるかの判断を行なう。これと共に、そのレンジ信号データに対応する表示レンジ、即ち現在設定されている表示レンジと所定の閾値ｎとの比較を行なう。ここで、現在設定されている表示レンジの値＜所定の閾値ｎの条件を満たす場合、即ち設定されているレンジ信号データが閾値ｎよりも小であると判断された場合には、ステップＳ３の処理に進む。また、設定されているレンジ信号データが閾値ｎよりも大であると判断された場合には、ステップＳ４の処理に進む。

なお、本実施形態においては、設定されている表示レンジが４ｃｍレンジ又は６ｃｍレンジ又は９ｃｍレンジのいずれかであると判断された場合には、制御部１４ａは、設定されている表示レンジのデータが閾値ｎよりも小であると判断して、ステップＳ３の処理に進む。また、これ以外の場合、即ち設定されている表示レンジが１２ｃｍレンジであると判断された場合には、設定されている表示レンジのデータが閾値ｎよりも大であると判断して、ステップＳ４の処理へと進む。

次のステップＳ３において、制御部１４ａは、受信したレンジ信号データをその内部のデータ変換部１４ａａへ送り、そのレンジ信号データに応じたモータ回転速度データに変換する。このモータ回転速度データは、表示レンジに応じて駆動モータ３７を駆動制御するための回転速度等に関するデータである。つまり、その回転速度にて駆動モータ３７を駆動制御した時に生成される超音波断層画像のフレームレートに関するフレームレートデータでもある。

したがって、このステップＳ３において生成されるモータ回転速度データ（フレームレートデータ）は、表示レンジが４ｃｍレンジ又は６ｃｍレンジ又は９ｃｍレンジに設定したときに対応する駆動モータ３７の回転速度に関するデータである。

一般的な超音波内視鏡１においては、短い距離の表示レンジが設定された場合には、駆動モータ３７を高速に回転させても、超音波観測装置１４はその送受信信号を確実に処理することができる。そして、超音波振動子３１を高速回転によって回転させることで、常に良好な超音波断層画像を確実に生成し得ることになる。

なお、本実施形態に適用される超音波内視鏡１の先端部に設けられる駆動モータ３７は、その回転速度を、例えば高速回転モードと低速回転モードとの二段階に切り換えることができるようにされている。

したがって、このステップＳ３においては、制御部１４ａのデータ変換部１４ａａは、受信したレンジ信号データを受けて駆動モータ３７を高速回転モードで動作制御させるべく、フレームレート＝ｈｉｇｈの高速モードデータを生成する。

こうして生成されたフレームレート＝ｈｉｇｈの高速モードデータは、当該制御部１４ａからモータ制御部１４ｇへと出力される。その後、制御部１４ａは、図６の表示レンジ設定処理のシーケンスを終了する（ＥＮＤ）。

一方、ステップＳ４において制御部１４ａは、上述のステップＳ３の処理と同様に受信したレンジ信号データをその内部のデータ変換部１４ａａへ送り、そのレンジ信号データに応じたモータ回転速度データに変換する。このステップＳ４において生成されるモータ回転速度データは、表示レンジが１２ｃｍレンジに設定したときに対応する駆動モータ３７の回転速度に関するデータである。即ち、制御部１４ａのデータ変換部１４ａａは、受信したレンジ信号データを受けて駆動モータ３７を低速回転モードで動作制御させるべく、フレームレート＝ｌｏｗの低速モードデータを生成する。

こうして生成されたフレームレート＝ｌｏｗの低速モードデータは、当該制御部１４ａからモータ制御部１４ｇへと出力される。その後、制御部１４ａは、図６の表示レンジ設定処理のシーケンスを終了する（ＥＮＤ）。

なお、上述のステップＳ３及びステップＳ４の両処理において生成されたフレームレートに関するモードデータを受けたモータ制御部１４ｇは、当該データに基づいて駆動モータ３７の駆動制御処理を実行し得る状態になる。こうして、表示レンジ設定に関する準備設定操作は完了する。

以上説明したように上記一実施形態によれば、超音波振動子３１とスリップリング（回転型信号伝達手段）３５とエンコーダ（回転位置検出手段）３６と駆動モータ（回転駆動手段）３７等をユニットハウジング３８によって一体に構成した超音波観察ユニット２４を内視鏡挿入部２の先端部本体２１ａに配設したラジアル走査型の超音波内視鏡１と、超音波観測装置１４とからなる超音波診断装置において、観察診断を行うのに先立って、超音波観測装置１４に設けられる操作入力部１４ｆのレンジ切換スイッチ１４ｆｆを用いて、超音波振動子３１から放射される超音波の到達範囲が所望の表示レンジとなるように切り換え、その選択設定操作を行なうと、この操作入力部１４ｆからの指示信号を受けて制御部１４ａは、設定された表示レンジに応じたフレームレートにて超音波断層画像を生成すべくモータ制御部１４ｇによる駆動モータ３７の回転速度の駆動制御を行ない得る状態にする。

つまり、本超音波診断装置においては、使用者が選択した所望の表示レンジに応じて適切なフレームレートに切り換わるように駆動モータ３７の回転速度モードを自動的に切り換える制御が行なわれる。したがって、これにより超音波観察診断を実行した際には、常に良好な超音波断層画像を確実に生成することができる。

なお、上述の一実施形態において、レンジ切換スイッチ１４ｆｆは、これを操作する毎に各表示レンジが順に設定されるようにしているが、これに限らず、例えばレンジ切換スイッチ１４ｆｆを設定し得る表示レンジに対応する数だけ設けることで、所望の表示レンジを直接的に設定し得るように構成することもできる。

また、上述の一実施形態においては、表示レンジに応じて駆動モータ３７の回転速度モードを高速回転モードと低速回転モードとの二段階に切り換える制御を行なっている。この場合における切り換えは、設定されている表示レンジが４ｃｍレンジ又は６ｃｍレンジ又は９ｃｍレンジのいずれかであるときには高速回転モードに、１２ｃｍレンジであるときには低速回転モードとなるように制御される。

しかしながら、回転速度モードの切り換えについては、この例に限らず例えば１〜４ｃｍレンジでは高速回転モードとし、６〜９ｃｍレンジでは中速回転モードとし、１２ｃｍレンジでは低速回転モードとなるような制御を行なうようにしてもよい。また、これとは別に、１〜１２ｃｍレンジまでの間で設定し得る全ての表示レンジに応じて駆動モータの回転速度を適宜変化させるような制御を行なうようにしてもよい。

［付記］
上記発明の実施形態により、以下のような構成の発明を得ることができる。

（１）
超音波を送受信する超音波振動子と、この超音波振動子を機械的に回転させる回転駆動手段と、回転状態にある上記超音波振動子と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段とを一体に構成した超音波観察ユニットを、体腔内に挿入すべく構成された内視鏡挿入部の先端部本体に配設したラジアル走査型の超音波内視鏡と、この超音波内視鏡からの信号を受け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構成される超音波診断装置において、
上記超音波観測装置は、モニタ上の表示レンジを切り換えて選択設定するための操作入力部と、この操作入力部からの指示信号を受けてレンジ信号データを生成し、このレンジ信号データに基づいてフレームレートデータを生成し出力する制御部と、このフレームレートデータに基づいて駆動モータの回転速度の駆動制御を行なうモータ制御部とを具備する超音波診断装置。

（２）
付記（１）に記載の超音波診断装置において、
上記レンジ切換スイッチによって設定し得る表示レンジのうち短距離側の表示レンジが設定されたときには、上記モータ制御部は上記駆動モータを高速側で回転させる駆動制御を行ない、上記レンジ切換スイッチによって設定し得る表示レンジのうち長距離側の表示レンジが設定されたときには、上記モータ制御部は上記駆動モータを低速側で回転させる駆動制御が行なわれるように上記制御部による制御がなされる超音波診断装置。

（３）
付記（１）に記載の超音波診断装置において、
上記モータ制御部は、
上記レンジ切換スイッチによって設定し得る表示レンジのうち短距離側の表示レンジが設定されたときには上記駆動モータを高速側で回転させる駆動制御を行ない、
上記レンジ切換スイッチによって設定し得る表示レンジのうち中距離領域の表示レンジが設定されたときには上記駆動モータを中速で回転させる駆動制御を行ない、
上記レンジ切換スイッチによって設定し得る表示レンジのうち長距離側の表示レンジが設定されたときには上記駆動モータを低速側で回転させる駆動制御を行なうように
上記制御部による制御がなされる超音波診断装置。

（４）
付記（１）に記載の超音波診断装置において、
上記モータ制御部は、
上記レンジ切換スイッチによって設定し得る複数の表示レンジのそれぞれに各対応した規定の速度で上記駆動モータを回転させる駆動制御を行なうように上記制御部による制御がなされる超音波診断装置。

本発明の一実施形態の超音波診断装置の構成を示す概略構成図。 図１の超音波診断装置における超音波観測装置の内部構成の概略を示すブロック構成図。 図１の超音波診断装置に用いられる超音波内視鏡における先端硬質部とこれに装着される超音波観察ユニットを拡大して示す要部拡大断面図であって、両者が接続されていない状態示す図。 図１の超音波診断装置に用いられる超音波内視鏡における先端硬質部とこれに装着される超音波観察ユニットを拡大して示す要部拡大断面図であって、両者が接続されている状態を示す図。 図３に示す超音波観察ユニットのＡ−Ａ線に沿う断面図。 図１の超音波診断装置を使用する際の作用のうちレンジ切換スイッチによって表示レンジを設定する際の表示レンジ設定処理のシーケンスを示すフローチャート。

符号の説明

１……超音波内視鏡
２……挿入部（内視鏡挿入部）
３……操作部
１４……超音波観測装置
１４ａ……制御部
１４ａａ……データ変換部
１４ｆ……操作入力部
１４ｆｆ……レンジ切換スイッチ
１４ｇ……モータ制御部
２１……先端硬質部（内視鏡挿入部）
２１ａ……先端部本体（内視鏡挿入部）
２４……超音波観察ユニット
３１……超音波振動子
３４……先端キャップ
３５……スリップリング（回転型信号伝達手段）
３６……エンコーダ（回転位置検出手段）
３７……駆動モータ（回転駆動手段）
３８……ユニットハウジング（超音波観察ユニットハウジング）
４０……超音波伝達媒体
代理人弁理士伊藤進

Claims (3)

1. 超音波を送受信する超音波振動子と、この超音波振動子を機械的に回転させる回転駆動手段と、回転状態にある上記超音波振動子と信号の授受を行なう回転型信号伝達手段と、上記超音波振動子の回転位置を検出する回転位置検出手段とを一体に構成した超音波観察ユニットを、体腔内に挿入すべく構成された内視鏡挿入部の先端部本体に配設したラジアル走査型の超音波内視鏡と、この超音波内視鏡からの信号を受け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構成される超音波診断装置において、
   上記超音波観測装置は、モニタ上の表示レンジを切り換えて選択設定するための操作入力部と、この操作入力部からの指示信号を受けてレンジ信号データを生成し、このレンジ信号データに基づいてフレームレートデータを生成し出力する制御部と、このフレームレートデータに基づいて駆動モータの回転速度の駆動制御を行なうモータ制御部とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 上記制御部は、データ変換部を有しており、
   上記データ変換部は、レンジ切換スイッチからの指示信号を受けて上記制御部により生成されたレンジ信号データに基づいてフレームレートデータを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 上記モータ制御部は、上記レンジ切換スイッチによって設定された表示レンジに応じた速度で上記駆動モータを回転させる駆動制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。

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