JP5876196B1

JP5876196B1 - 超音波内視鏡

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Publication number: JP5876196B1
Application number: JP2015544235A
Authority: JP
Inventors: 奥野　喜之; 喜之奥野; 畠山　智之; 智之畠山; 勝裕若林; 暁吉田; 毅直藤村; 哲平鶴田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-03-02
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Abstract

本発明の超音波観察装置は、駆動装置に接続するためのケーブル部と、該ケーブルに接続された超音波送受信部とを含む超音波観察装置であって、前記超音波送受信部は、面状に配列されることで１つの配列面を構成する複数の振動子と、前記振動子の各々に形成された電極と、前記電極の各々と接続し、前記ケーブルとを電気的に接続する配線部と、前記配線部の各々の末端または途中に少なくとも１つ設けられた整合回路と、前記振動子と前記電極と前記配線部と前記整合回路を収容するハウジング部と、を備え、前記整合回路の少なくとも１つについて、当該整合回路と当該整合回路が接続される前記振動子との相対位置が、他の整合回路と他の整合回路が接続される他の振動子との相対位置と異なるように、当該整合回路が前記ハウジング部内に配置されている。

Description

本発明は、複数の振動子からなる振動子アレイを具備する超音波内視鏡に関する。

医療分野における生体の診断や機械構造物の非破壊検査の分野では、超音波を用いて被検体の内部を観察するする超音波観察装置が用いられている。超音波観察装置は、被検体への超音波を送信及び被検体によって反射された超音波の受信を行う振動子を具備している。超音波観察装置には、複数の振動子が配列されてなる振動子アレイを具備し、超音波ビームの走査を行う形態のものがある。

超音波観察装置において、振動子と、振動子に接続される信号入出力用のケーブルとの間の電気的インピーダンスの整合を行う整合回路を備え、信号の伝送の効率を向上させる技術が、例えば日本国特開２００３−１３５４６４号公報に従来の技術として記載されている。

振動子アレイを具備する超音波観察装置の分解能を向上させるには、複数の振動子の配列の中心間距離を短くし、振動子の配置密度を上げる必要がある。一方、全ての振動子と振動子に接続される全てのケーブルとの間にそれぞれ整合回路を設ける場合には、整合回路が振動子の直下に配設される。すなわち、複数の整合回路は、複数の振動子と同様に配列される。このため、整合回路の大きさが振動子の大きさを上回る場合には、振動子の配列の中心間距離の最短値が整合回路の外形寸法によって定められてしまい、振動子の配置密度を上げる妨げとなる。

そこで本発明は、振動子アレイを具備する超音波内視鏡の感度及び分解能の向上を実現することを目的とする。

本発明の一態様の超音波内視鏡は、駆動装置に接続するためのケーブルを有する超音波内視鏡であって、被検体内に挿入可能な挿入部と、前記挿入部の先端に位置し、円筒面状の少なくとも一部の曲面を有する先端部と、前記先端部に設けられ、前記曲面に面状に配列されることで１つの配列面を構成する複数の振動子と、前記振動子の各々に形成された電極と、前記電極の各々と接続し、前記ケーブルとを電気的に接続する配線部と、前記配線部の各々の末端または途中に少なくとも１つ設けられ、コンデンサまたはインダクタを含む電気回路を備えた整合回路と、を備え、前記電極および前記配線部および前記整合回路は、前記複数の振動子の各々に設けられ、前記整合回路は、少なくとも１つについて、当該整合回路と当該整合回路が接続される前記振動子との相対位置が、他の整合回路と他の整合回路が接続される他の振動子との相対位置と異なるように、当該整合回路が前記先端内に配置され、前記ケーブルは、芯線および前記芯線を包む絶縁層を有し、当該絶縁層の厚さまたは材質を各々変更することで、前記複数の振動子と前記駆動装置の間の振動子ごとの電気的インピーダンスを整合する整合部となっている。

第１の実施形態の超音波観察装置の斜視図である。第１の実施形態の超音波送受信部の断面図である。第１の実施形態の超音波送受信部における振動子及び整合回路の配置を説明するための透視図である。第１の実施形態の振動子、整合回路及び回路基板の電気的な接続を示す模式図である。第１の実施形態の変形例の振動子、整合回路及び回路基板の電気的な接続を示す模式図である。第２の実施形態の超音波観察装置の外観を示す図である。第２の実施形態の超音波送受信部における、振動子及び整合回路の配置を説明する図である。第３の実施形態の超音波送受信部の断面図である。第４の実施形態の超音波送受信部における振動子及び整合回路の配置を説明するための透視図である。

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
以下に、本発明に係る超音波観察装置の実施形態の一例を説明する。図１に示す本実施形態の超音波観察装置１は、超音波送受信部２、及び超音波送受信部２から延出する接続ケーブル３を備える。超音波観察装置１は、接続ケーブル３の端部に設けられたコネクタ部４を介して、外部装置である駆動装置５に電気的に接続される。

超音波観察装置１は、概略的には、駆動装置５によって駆動され、被検体に対して超音波ビームを電子的に走査することによって、被検体の超音波断層像（Ｂモード画像）を得る装置である。駆動装置５には、超音波断層像を表示するための図示しない表示装置等が接続される。なお、超音波観察装置１は、被検体内において超音波ビームの走査を行う形態であってもよいし、被検体外において超音波ビームの走査を行う形態であってもよい。

超音波送受信部２は、複数の振動子１０が配列されてなる振動子アレイ１１、及び振動子アレイ１１を収容するハウジング部１２を有して構成されている。振動子アレイ１１において、複数の振動子１０は、平面又は曲面である配列面１３に沿って配列されている。

振動子１０は、電気信号と超音波とを相互に変換可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば圧電セラミクス等の圧電素子や電歪素子、又はマイクロマシン技術による超音波トランスデューサ（ＭＵＴ；Micromachined Ultrasonic Transducer）等が適用され得る。本実施形態では一例として、振動子１０は圧電素子である。

振動子アレイ１１を構成する複数の振動子１０の数や配列の形態は特に限定されるものではない。複数の振動子１０が配列面１３に沿って１列に配列されることにより構成される１次元アレイ（１Ｄアレイ）であってもよいし、複数の振動子１０が配列面１３に沿って行列状に配列されることにより構成される２次元アレイ（２Ｄアレイ）であってもよい。振動子アレイ１１が２次元アレイである場合、配列面１３上における複数の振動子１０の配列の形態は、行列状に限られず、千鳥状であってもよい。

また、複数の振動子１０が配列面１３に沿って行列状に配列されてなる圧電素子アレイの形態として、一般に１．２５Ｄアレイと称され、超音波ビームの幅が可変である構成や、一般に１．５Ｄアレイと称され、超音波ビームの幅と焦点距離が可変である構成が知られている。振動子アレイ１１は、このような、１．２５Ｄアレイや１．５Ｄアレイと称される形態であってもよい。

配列面１３の形状は特に限定されるものではなく、平面であってもよいし、円筒面や球面等の曲面であってもよい。配列面１３は、途中で曲率が変化する形状であってもよい。

本実施形態では一例として、振動子アレイ１１は、平面である配列面１３に沿って、複数の振動子１０が１列に配列されてなる。以下の説明では、配列面１３上において複数の振動子１０の配列方向に沿う軸をＸ軸と称し、配列面１３上においてＸ軸に直交する軸をＹ軸と称する。また、配列面１３に直交する軸をＺ軸と称する。

本実施形態では、個々の振動子１０は、Ｚ軸方向から見た場合において、配列方向（Ｘ軸方向）に直交するＹ軸方向に細長の形状を有する。

図２は、超音波送受信部２のＸ−Ｚ平面の断面図である。図３は、振動子１０及び整合回路２１の配置を説明するための斜視図である。図４は、振動子１０、整合回路２１及び同軸ケーブル６の芯線６ａの電気的な接続を示す模式図である。図２に示すように、超音波送受信部２は、振動子１０及び電気的整合部２０を備える。

振動子１０は、上部電極１７及び下部電極１８を有する。上部電極１７は、接続ケーブル３内に挿通された図示しない電気配線に電気的に接続される。コネクタ部４が駆動装置５に接続された状態において、上部電極１７は接地される。

下部電極１８は、詳しくは後述するが、接続ケーブル３内に挿通された同軸ケーブル６の芯線６ａに配線部及び整合回路２１を介して電気的に接続されている。コネクタ部４が駆動装置５に接続された状態において、下部電極１８は、駆動装置５の電気信号の入出力回路に電気的に接続される。すなわち、下部電極１８は信号の入出力用の電極である。なお、振動子１０は、上部電極１７が信号の入出力用の電極であり、下部電極１８が接地電位とされる電極であってもよい。

以下では、振動子アレイ１１の配列面１３に直交する軸に沿う方向について、超音波ビームの送信方向を前方と称し、この反対の方向を後方と称する。すなわち、振動子アレイ１１の配列面１３に直交する軸に沿って、超音波送受信部２の内側から外側に向かう方向が前方である。配列面１３が平面状である本実施形態では、配列面１３に直交する軸とはＺ軸である。なお、配列面１３が曲面である場合には、振動子１０の位置によって、配列面１３に直交する軸の向きが変化する。

振動子１０は、上部電極１７が前方を向き、下部電極１８が後方を向くように配設されている。言い換えるならば、振動子１０の前端面（振動面）に上部電極１７が設けられており、振動子１０の後端面（背面）に下部電極１８が設けられている。

振動子アレイ１１を収容するハウジング部１２は、前方に向かって開口している。本実施形態では一例として、振動子アレイ１１の前方には、音響整合層１４が配設されている。音響整合層１４は、振動子１０と被検体との音響的なインピーダンスの整合を行う部材である。なお、振動子１０と被検体との間で音響インピーダンスマッチングが不要である場合には、音響整合層１４は配設されない。音響整合層１４の前方には、超音波ビームの成形を行う音響レンズが配設されていてもよい。

振動子１０の後方には、バッキング材１５が配設されている。バッキング材１５は、振動子１０から後方に向かって放射される超音波、及び後方から振動子１０に入射する超音波等の不要な超音波を吸収する部材である。

また、振動子１０の後方には、電気的整合部２０が配設されている。電気的整合部２０は、振動子１０と同軸ケーブル６の芯線６ａとの電気的なインピーダンスの整合を行う構成である。なお、図示する本実施形態では、電気的整合部２０はバッキング材１５よりも後方に配設されているが、電気的整合部２０はバッキング１５内に一部又は全部が埋め込まれていてもよい。

電気的整合部２０は、複数の振動子１０の下部電極１８にそれぞれ電気的に接続される複数の整合回路２１を備える。整合回路２１は、振動子１０の下部電極１８と同軸ケーブル６の芯線６ａとを電気的に接続する配線部の末端または途中に設けられている。本実施形態では一例として、整合回路２１は、配線部の途中に設けられている。整合回路２１の構成は公知であるためその説明は省略するものとするが、整合回路２１は、例えばコンデンサやインダクタ等を含む電気回路を備える。

本実施形態では一例として、整合回路２１と同軸ケーブル６の芯線６ａとは、電気的整合部２０に近接して配設されている回路基板１６を介して電気的に接続されている。同軸ケーブル６のシールド線６ｂは、接地電位に接続される。なお、回路基板１６は、複数に分割されていてもよい。

以下に、電気的整合部２０の構成の詳細について説明する。電気的整合部２０が備える複数の整合回路２１は、それぞれが接続されている振動子１０の後方において、前端面の一部が当該振動子１０の後端面の一部に対面する位置に配設されている。

本実施形態の複数の整合回路２１は、配列面１３に直交する方向（例えば前方）から見た場合には複数の振動子１０の配列と同様に配列されているが、配列面１３に平行な方向（側方）から見た場合には前後方向に複数の層に分かれて配設されている。言い換えれば、複数の整合回路２１は、配列面１３の直交する方向から見た場合に、それぞれが接続されている振動子１０と重なる位置に配置されており、かつ複数の整合回路２１は、配列面１３に沿い配列面１３からの離間距離が異なる複数の層に分かれて配設されている。この複数の層は、それぞれが前後方向に所定の厚さを有し、互いに交差していない。

そして、振動子アレイ１１において隣接しあう振動子１０に接続された整合回路２１は、この異なる層に含まれるように配設されている。また、隣接しあう振動子１０に接続され異なる層に含まれる整合回路２１は、配列面１３に直交する方向から見た場合に、一部が重なり合う大きさを有する。すなわち、本実施形態では、ある１つの整合回路２１に着目した場合、当該整合回路２１と当該整合回路２１に接続される振動子１０との相対位置が、他の整合回路２１と他の整合回路１０に接続される他の振動子１０との相対位置と異なる。

本実施形態では一例として、電気的整合部２０は、前後方向に分割された上層２０ａ及び下層２０ｂを有する。すなわち、上層２０ａは配列面１３に近い層であり、下層２０ｂは上層２０ａよりも配列面１３から離れた層である。

図２及び図３に示すように、複数の整合回路２１は、上層２０ａに配設される第１整合回路２１ａからなる群と、下層２０ｂに配設される第２整合回路２１ｂからなる群とに分けられる。すなわち、本実施形態では、ある１つの整合回路２１に着目した場合、当該整合回路２１の中心と当該整合回路２１に接続される振動子１０の中心との距離が、他の整合回路２１の中心と他の整合回路１０に接続される他の振動子１０の中心との距離と異なる。本実施形態では一例として、第１整合回路２１ａ及び第２整合回路２１ｂは、同一のインピーダンスを有する。

ここで、第１整合回路２１ａに第１接続線２２を介して接続される振動子１０を、第１振動子１０ａとし、第２整合回路２１ｂに第２接続線２３を介して接続される振動子１０を、第２振動子１０ｂとする。したがって、第１整合回路２１ａは、第１振動子１０ａの後方において、前端面の一部が当該第１振動子１０ａの後端面の一部に対面する位置に配設されている。また、第２整合回路２１ｂは、第２振動子１０ｂの後方において、前端面の一部が当該第２振動子１０ｂの後端面の一部に対面する位置に配設されている。

本実施形態のように、複数の振動子１０が１列に配列されている場合には、第１振動子１０ａと第２振動子１０ｂとは配列方向に交互に配置される。また、振動子アレイ１１が、複数の振動子１０が行列状に配列されてなる形態である場合には、第１振動子１０ａ及び第２振動子１０ｂが、チェス盤状（市松模様状）に、行方向及び列方向にそって交互に配置される。すなわち、第１振動子１０ａ同士が配列方向に隣接しあうことがなく、同様に第２振動子１０ｂ同士が配列方向に隣接しあうこともない。

隣接しあう一対の振動子第１振動子１０ａ及び第２振動子１０ｂのそれぞれに接続された第１整合回路２１ａ及び第２整合回路２１ｂは、配列面１３に直交する方向である前方から見た場合に、一部が重なり合う大きさを有する。

以上のように本実施形態では、第２整合回路２１ｂは、第１整合回路２１ａの後方において、前端面の一部が当該第１整合回路２１ａの後端面の一部に対面する位置に配設されている。なお、第２整合回路２１ｂは、前端面の一部が第１振動子１０ｂの後端面の一部に対面する位置に配設されていてもよい。

本実施形態では、複数の振動子１０は、Ｘ軸に沿って１列に配列されていることから、それぞれの振動子１０の下方に配設された複数の整合回路２１は、Ｚ軸に沿って前方から見た場合には、Ｘ軸に沿って１列に配列されているように見える。一方、図２に示すように、Ｘ−Ｚ平面による断面では、隣接しあう整合回路２１は配列面１３からの距離が異なる層に配設されるため、Ｘ軸に沿う方向に２列で千鳥状に配列される。

このように、複数の整合回路２１を、配列面１３からの距離が異なる上層２０ａ及び下層２０ｂに振り分けることによって、配列面１３に直交する方向から見た場合における整合回路２１の配列の中心間距離を、整合回路２１の外形よりも短くすることができる。これにより、振動子１０の配列の中心間距離を、整合回路２１の外形寸法に影響されることなく短くすることができる。

第１整合回路２１ａは、第１振動子１０ａの後端面から延出された第１接続線２２を介して第１振動子１０ａの下部電極１８に電気的に接続されている。また、第１整合回路２１ａは、第１整合回路２１ａの後端面から延出された第１ケーブル２４を介して回路基板１６に電気的に接続されている。そして、第１整合回路２１ａは、第１ケーブル２４及び回路基板１６を介して同軸ケーブル６の芯線６ａに電気的に接続されている。

第２整合回路２１ｂは、第２振動子１０ｂの後端面から延出された第２接続線２３を介して第２振動子１０ｂの下部電極１８に電気的に接続されている。また、第２整合回路２１ｂは、第２整合回路２１ｂの後端面から延出された第２ケーブル２５を介して回路基板１６に電気的に接続されている。そして、第２整合回路２１ｂは、第２ケーブル２５及び回路基板１６を介して同軸ケーブル６の芯線６ａに電気的に接続されている。

また本実施形態では、第１整合回路２１ａ及び第２整合回路２１ｂは、配列面１３からの距離が異なる位置に配設されているため、振動子１０及び第１整合回路２１ａ間を接続する第１接続線２２の長さと、振動子１０及び第２整合回路２１ｂ間を接続する第２接続線２３の長さとは異なる。具体的には第２接続線２３の方が第１接続線２２よりも、上層２０ａの厚さの分だけ長い。このため、振動子１０及び第１接続線２２の第１インピーダンスＺ１と、振動子１０及び第２接続線２３の第２インピーダンスＺ２とが異なり、第２インピーダンスＺ２の方が第１インピーダンスＺ１よりも高い。

そこで本実施形態では、図４に模式的に示すように、第１接続線２２及び第１ケーブル２４の長さの合計が、第２接続線２３及び第２ケーブル２５の長さの合計と同じになるように、第１ケーブル２４を第２ケーブル２５よりも長くしている。

このように本実施形態では、第１整合回路２１ａと第２整合回路２１ｂとを振動子１０からの距離が異なる位置に配設することによって生じる第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２との差を、第１整合回路２１ａに接続される第１ケーブル２４の長さと第２整合回路２１ｂに接続される第２ケーブル２５の長さとを異ならせることによって解消する。

このため、本実施形態では、コネクタ部４を駆動装置５に接続した場合において、振動子アレイ１１を構成する全ての振動子１０と駆動装置５との間で等しくインピーダンス整合を行うことができ、信号の伝送の効率を向上させることができる。

以上に説明したように、本実施形態の超音波観察装置１は、振動子アレイ１１における振動子１０の配列の中心間距離を短くすることによって、小型化及び分解能の向上を実現するとともに、振動子１０と駆動装置５との間の信号の伝送の効率を向上させることによって、感度の向上を実現する。

なお、本実施形態では、第１整合回路２１ａ及び第２整合回路２１ｂは同一のインピーダンスを有するとして説明したが、これらは異なるインピーダンスを有していてもよい。また、第１整合回路２１ａまたは第２整合回路２１ｂに属する複数の整合回路は、個々に異なるインピーダンスを有していてもよい。例えば個々の整合回路のインピーダンスを異ならせることにより、それぞれに接続された振動子１０の特性の違いに応じてインピーダンス整合行うことができる。

次に本実施形態の変形例を図５を参照して説明する。前述した本実施形態では、回路基板１６が超音波送受信部２内に配設されているが、回路基板１６は、図５に示す変形例のように、コネクタ部４内に配設されていてもよい。

すなわち、本変形例では、整合回路２１と回路基板１６とが、同軸ケーブル６の芯線６ａを介して電気的に接続されている。本変形例では、第１整合回路２１ａと回路基板１６とを電気的に接続する第１芯線６ａ１の長さと、第２整合回路２１ｂと回路基板１６とを電気的に接続する第２芯線６ａ２の長さをと、異ならせている。第１芯線６ａ１が、上述した実施形態の第１ケーブル２４に相当し、第２芯線６ａ２が、前述した実施形態の第１ケーブル２５に相当する。

具体的には、第１接続線２２及び第１芯線６ａ１の長さの合計が、第２接続線２３及び第２芯線６ａ２の長さの合計と同じになるように、第１芯線６ａ１を第２芯線６ａ２よりも長くしている、第１芯線６ａ１を第２芯線６ａ２よりも長くする方法としては、図５に例示するように、第１芯線６ａ１が接続される回路基板１６を、第２芯線６ａ２が接続される回路基板１６よりも遠い位置に配置する方法が考えられる。

前述した実施形態と同様に、本変形例であっても、コネクタ部４を駆動装置５に接続した場合において、振動子アレイ１１を構成する全ての振動子１０と駆動装置５との間で等しくインピーダンス整合を行うことができ、信号の伝送の効率を向上させることができる。

したがって、本変形例の超音波観察装置１は、振動子アレイ１１における振動子１０の配列の中心間距離を短くすることによって、小型化及び分解能の向上を実現するとともに、振動子１０と駆動装置５との間の信号の伝送の効率を向上させることによって、感度の向上を実現する。

なお、本変形例では、第１芯線６ａ１及び第２芯線６ａ２の整合回路２１から回路基板１６までの長さを異ならせることによって、両者間にインピーダンスの差を生じさせているが、第１芯線６ａ１及び第２芯線６ａ２にインピーダンスの差を生じさせる方法はこれに限られるものではない。

例えば、芯線６ａとシールド線６ｂとの間に介装される絶縁層の厚さ及び／又は材料を異ならせることによって、同軸ケーブル６の芯線６ａのインピーダンスに違いを生じさせることができる。より薄い絶縁層を有する同軸ケーブルであるほど、同一の長さであっても、より高いインピーダンスを有する。また、より絶縁性の低い絶縁層を有する同軸ケーブルであるほど、同一の長さであっても、より高いインピーダンスを有する。

以上に説明したように、本実施形態の超音波観察装置１は、配線部、整合回路及びケーブルの少なくとも１つについて、電気的インピーダンスが異なるものを使用することによって、複数の振動子１０と駆動装置の間の振動子１０ごとの電気的インピーダンスが調整される。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態を説明する。以下では第１の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。

図６に示す本実施形態の超音波観察装置１は、超音波内視鏡の形態を有する。なお、超音波観察装置１の形態は超音波内視鏡に限られるものではなく、内視鏡の管路を介して被検体内に導入される超音波プローブと称される形態であってもよい。

超音波内視鏡の全体の構成は周知であるため詳細な説明は省略するものとする。以下に、超音波観察装置１の概略的な構成を説明する。超音波観察装置１は、被検体の体内に導入可能な挿入部３１と、挿入部３１の基端に位置する操作部３２と、操作部３２の側部から延出するユニバーサルコード３３とを有して主に構成されている。

挿入部３１は、先端に配設される先端部３１ａ、先端部３１ａの基端側に配設される湾曲自在な湾曲部３１ｂ、及び湾曲部３１ｂの基端側に配設され操作部３２の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部３１ｃが連設されて構成されている。なお、超音波観察装置１は、挿入部３１に可撓性を有する部位を具備しない、いわゆる硬性鏡と称される形態のものであってもよい。

挿入部３１の先端部３１ａには、超音波送受信部２の他に、図示しないが、光学像を撮像するための撮像装置及び照明装置、及び処置具を突出させるための処置具挿通口等が設けられている。

操作部３２には、湾曲部３１ｂの湾曲を操作するためのアングル操作ノブ３２ａが設けられている。また操作部３２には、先端部３１ａに設けられた開口部からの流体の送出動作や吸引動作の制御を行うためのスイッチ等が設けられている。

ユニバーサルコード３３の基端部には図示しない光源装置に接続される内視鏡コネクタ３３ａが設けられている。光源装置から発せられた光は、ユニバーサルコード３３、操作部３２及び挿入部３１に挿通された光ファイバケーブルを伝わって、先端部３１ａの照明装置から出射される。なお、超音波観察装置１は、先端部３１ａに配設された照明装置にＬＥＤ等の光源装置が設けられる構成であってもよい。

内視鏡コネクタ３３ａからは、電気ケーブル３４及び超音波ケーブル３５が延出している。電気ケーブル３４は、図示しないカメラコントロールユニットに電気コネクタ３４ａを介して着脱自在に接続される。カメラコントロールユニットは、先端部３１ａに設けられた撮像装置によって撮像された画像を、図示しない画像表示装置に出力する装置である。

また、超音波ケーブル３５は、駆動装置５にコネクタ部４を介して着脱自在に接続される。超音波送受信部２から延出した接続ケーブル３は、挿入部３１、操作部３２、ユニバーサルコード３３及び超音波ケーブル３５内を通ってコネクタ部４に接続されている。

図７に示すように、本実施形態の超音波送受信部２は、円筒面状の曲面である配列面１３に沿って円周方向に複数の振動子１０が配列されてなる振動子アレイ１１を備える。本実施形態の超音波送受信部２は、略円弧状に超音波ビームの走査を行う、いわゆる電子コンベックス走査が可能である。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、振動子アレイ１１の後方に、電気的整合部２０が配設されている。電気的整合部２０は、複数の振動子１０のそれぞれに接続された複数の整合回路２１を含む。振動子アレイ１１において隣接しあう振動子１０に接続された整合回路２１は、配列面１３に平行な方向から見た場合に重ならないように、配列面１３からの距離が異なる位置に配置されている。

また、配列面１３に近い上層２０ａに配設される第１整合回路２１ａは、短い第１接続線２２を介して第１振動子１０ａに接続されており、配列面１３から上層２０ａよりも遠い下層２０ｂに配設される第２整合回路２１ｂは第１接続線２２よりも長い第２接続線２３を介して第２振動子１０ｂに接続されている。

第１整合回路２１ａは、第１ケーブル２４を介して回路基板１６に接続されており、第２整合回路２１ｂは、第２ケーブル２５を介して回路基板１６に接続されている。

そして、第１接続線２２及び第１ケーブル２４の長さの合計が、第２接続線２３及び第２ケーブル２５の長さの合計と同じになるように、第１ケーブル２４を第２ケーブル２５よりも長くしている。

以上のような構成を有する本実施形態は、第１の実施形態と同様に、複数の整合回路２１を、配列面１３からの距離が異なる上層２０ａ及び下層２０ｂに振り分けることによって、配列面１３に直交する方向から見た場合における整合回路２１の配列の中心間距離を、整合回路２１の外形よりも短くすることができる。これにより、振動子１０の配列の中心間距離を、整合回路２１の外形寸法に影響されることなく短くすることができる。

また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１整合回路２１ａと第２整合回路２１ｂとを振動子１０からの距離が異なる位置に配設することによって生じる第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２との差を、第１整合回路２１ａに接続される第１ケーブル２４の長さと第２整合回路２１ｂに接続される第２ケーブル２５の長さとを異ならせることによって解消する。このため、本実施形態では、コネクタ部４を駆動装置５に接続した場合において、振動子アレイ１１を構成する全ての振動子１０と駆動装置５との間で等しくインピーダンス整合を行うことができ、信号の伝送の効率を向上させることができる。

なお、本実施形態では、振動子アレイ１１は、複数の振動子１０を円筒面状の配列面１３の周方向の一部に配列してなるが、振動子アレイ１１は、複数の振動子１０を円筒面状の配列面１３の周方向全体に配列してなる形態であってもよい。このように複数の振動子１０を円周方向全体に配列してなる振動子アレイ１１を備える形態は、電子ラジアル走査式と称される。

（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態を説明する。以下では第１の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。図８に示す本実施形態の超音波観察装置１は、複数の整合回路２１の配列の形態が第１及び第２の実施形態と異なる。

複数の整合回路２１が、上層２０ａに配設される第１整合回路２１ａからなる群と、下層２０ｂに配設される第２整合回路２１ｂからなる群とに分けられる点は、第１及び第２の実施形態と同様であるが、本実施形態では、隣接しあう一対の振動子である第１振動子１０ａ及び第２振動子１０ｂのそれぞれに接続された第１整合回路２１ａ及び第２整合回路２１ｂが、配列面１３に直交する方向である前方から見た場合に、全体が重なり合うように配設されている。すなわち、前方から見た場合に、第２整合回路２１ｂは、第１整合回路２１ａの後方に隠れるように配設されている。

第１及び第２の実施形態では、前方から見た場合に、個々の整合回路２１の中心は、それぞれが接続される振動子１０の中心と略同一の位置に配設されているが、本実施形態では、前方から見た場合に、個々の整合回路２１の中心は、それぞれが接続される振動子１０の中心に対して、配列方向（Ｘ軸方向）にオフセットしている。

本実施形態においても、第１及び第２の実施形態と同様に、配線部、整合回路及びケーブルの少なくとも１つについて、電気的インピーダンスが異なるものを使用することによって、複数の振動子１０と駆動装置の間の振動子１０ごとの電気的インピーダンスが調整される。

（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態を説明する。以下では第１の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。図９に示す本実施形態の超音波観察装置１は、複数の整合回路２１の配列の形態が第１から第３の実施形態と異なる。

本実施形態では、複数の整合回路２１の全てが、配列面１３から等しい距離に配設されている。複数の整合回路２１は、複数の列に振り分けて配列されている。本実施形態では一例として、電気的整合部２０は、配列方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に分割された２つの列である第１列及び第２列を有する。複数の整合回路２１は、第１列に配設される第１整合回路２１ａからなる群と、第２列に配設される第２整合回路２１ｂからなる群とに分けられる。第１整合回路２１ａ及び第２整合回路２１ｂは、Ｘ軸方向に同一のピッチで配列されている。

そして、隣接しあう一対の振動子である第１振動子１０ａ及び第２振動子１０ｂのそれぞれに接続された第１整合回路２１ａ及び第２整合回路２１ｂが、配列面１３に直交する方向である前方から見た場合に、振動子１０の配列方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に配列されており、かつ第１振動子１０ａ及び第２振動子１０ｂの双方に重なる位置に配設されている。

すなわち本実施形態では、第１整合回路２１ａの前端面は、第１振動子１０ａ及び第２振動子１０ｂの双方の後端面と対向する。また、第２整合回路２１ｂの前端面も、第１振動子１０ａ及び第２振動子１０ｂの双方の後端面と対向する。本実施形態では、前方から見た場合に、個々の整合回路２１の中心は、それぞれが接続される振動子１０の中心に対して、配列方向（Ｘ軸方向）及び配列方向に直交する方向（Ｙ軸方向）にオフセットしている。

本実施形態では、複数の整合回路２１を、複数の列に振り分けて配列することによって、配列面１３に直交する方向から見た場合における整合回路２１の配列の中心間距離を、整合回路２１の外形よりも短くすることができる。これにより、振動子１０の配列の中心間距離を、整合回路２１の外形寸法に影響されることなく短くすることができる。

本実施形態においても、第１から第３の実施形態と同様に、配線部、整合回路及びケーブルの少なくとも１つについて、電気的インピーダンスが異なるものを使用することによって、複数の振動子１０と駆動装置の間の振動子１０ごとの電気的インピーダンスが調整される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う超音波観察装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本出願は、２０１４年７月１４日に日本国に出願された特願２０１４−１４４２８０号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

駆動装置に接続するためのケーブルを有する超音波内視鏡であって、
被検体内に挿入可能な挿入部と、
前記挿入部の先端に位置し、円筒面状の少なくとも一部の曲面を有する先端部と、
前記先端部に設けられ、前記曲面に面状に配列されることで１つの配列面を構成する複数の振動子と、
前記振動子の各々に形成された電極と、
前記電極の各々と接続し、前記ケーブルとを電気的に接続する配線部と、
前記配線部の各々の末端または途中に少なくとも１つ設けられ、コンデンサまたはインダクタを含む電気回路を備えた整合回路と、
を備え、
前記電極および前記配線部および前記整合回路は、前記複数の振動子の各々に設けられ、前記整合回路は、少なくとも１つについて、当該整合回路と当該整合回路が接続される前記振動子との相対位置が、他の整合回路と他の整合回路が接続される他の振動子との相対位置と異なるように、当該整合回路が前記先端部内に配置され、
前記ケーブルは、芯線および前記芯線を包む絶縁層を有し、当該絶縁層の厚さまたは材質を各々変更することで、前記複数の振動子と前記駆動装置の間の振動子ごとの電気的インピーダンスを整合する整合部となっていることを特徴とする超音波内視鏡。
前記整合回路の少なくとも１つについて、当該整合回路の中心と当該整合回路が接続される前記振動子の中心との距離が、他の整合回路の中心と他の整合回路が接続される他の振動子の中心との距離と異なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
前記振動子は振動面を備えており、該振動面の背面と、他の振動子と接続する前記整合回路の１つの面とが少なくとも一部対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
前記振動子は振動面を備えており、前記複数の整合回路の少なくとも１つは当該整合回路と接続する前記振動子の振動面の中心から直交する線に対して当該整合回路の中心がオフセットの位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
前記複数の整合回路の少なくとも１つは他の整合回路と特性が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
前記整合回路の各々は、接続される前記複数の振動子の各々の特性に応じて異なっていることを特徴とする請求項５に記載の超音波内視鏡。
前記整合回路は全て同一の特性となっていることを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
前記整合回路は第１整合回路と第２整合回路からなり、前記第２整合回路は前記第１整合回路よりも前記配列面に対して遠位に設けられ、前記第１整合回路と前記電極を接続する前記配線部の長さより、前記第２整合回路と前記電極を接続する前記配線部の長さのほうが長いことを特徴とする請求項７に記載の超音波内視鏡。
前記第２整合回路は少なくとも一部が前記第１整合回路と重なるように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の超音波内視鏡。