JP7345447B2 - 超音波検査システム - Google Patents

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Description

本発明は、超音波検査システムに関する。
近年、医療現場において、被検者の体内に超音波を照射し、その反射波を受信して映像化することにより、体内の状態を観察する超音波検査システムが使用されている。
このような超音波検査システムは、例えば特許文献１に開示されているように、超音波振動子を構成する圧電素子を備える先端部と、先端部の基端に接続された湾曲部及び軟性部と、湾曲部及び軟性部に挿通される複数の同軸ケーブルと、圧電素子と同軸ケーブルと電気的に接続する配線基板と、を備える超音波内視鏡と、圧電素子に電気的に接続され、圧電素子に対して電気信号を送受信する、プロセッサとを備える。
特開2019-054962号公報
ところで、同軸ケーブルは、絶縁被覆された１本の信号線の周囲をシールド層、及び外皮で覆うため、同軸ケーブルの外径が大きくなり、超音波内視鏡を細径化することが困難であった。
そこで、この同軸ケーブルに代えて非同軸ケーブルを適用することにより、超音波内視鏡を細径化することが考えられる。しかしながら、非同軸ケーブルは、複数の信号線の間で静電容量の差が生じ易い。静電容量の差は感度差につながり、超音波振動子間の感度バラつき、結果として、画像に影響を及ぼす可能性がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、超音波画像の画質劣化を抑制でき、かつ超音波内視鏡の細径化が可能な超音波検査システムを提供することを目的とする。
第１態様の超音波検査システムは、複数の超音波振動子が配列された超音波振動子アレイと、複数の超音波振動子に接続されるケーブルであって、複数の信号線及び複数のグランド線からなる第１のケーブル束と、第１のケーブル束を被覆する第１のシールド層と、を含む非同軸ケーブルと、複数の非同軸ケーブルからなる第２のケーブル束を被覆する外皮と、を有するケーブルと、第１のケーブル束に含まれる各信号線の静電容量を示す静電容量データを記憶するメモリと、メモリに記憶された静電容量データに基づいて、各超音波振動子の送受信感度を周期的に補正するプロセッサと、を備える。
第２態様の超音波検査システムにおいて、メモリは、超音波振動子の感度を示す感度データを記憶し、プロセッサは、メモリに記憶された静電容量データ及び感度データに基づいて、各超音波振動子の送受信感度を周期的に補正する。
第３態様の超音波検査システムにおいて、プロセッサは、静電容量が高い信号線が接続されている超音波振動子を、静電容量が低い信号線が接続されている超音波振動子より高い電圧の送信信号で駆動する。
第４態様の超音波検査システムにおいて、プロセッサは、静電容量が高い信号線が接続されている超音波振動子からの受信信号に、静電容量が低い信号線が接続されている超音波振動子からの受信信号より高いゲイン値を適用する。
第５態様の超音波検査システムにおいて、プロセッサは、静電容量が低い信号線が接続されている超音波振動子からの受信信号に、静電容量が高い信号線が接続されている超音波振動子からの受信信号より高い減衰値を適用する。
第６態様の超音波検査システムにおいて、超音波振動子アレイにおいて、静電容量が低い信号線が接続されている超音波振動子が中央の側に配置され、静電容量が高い信号線が接続されている超音波振動子が端部の側に配置される。
第７態様の超音波検査システムにおいて、プロセッサは、各第１のケーブル束に含まれる各信号線の間の静電容量差を２ｄＢ以下にする。
本発明の超音波検査システムによれば、超音波画像の画質劣化を抑制でき、かつ超音波内視鏡の細径化が可能になる。
図１は超音波検査システムの構成の一例を示す概略構成図である。 図２は図１の超音波内視鏡の先端部、及びその近傍を示す部分拡大平面図である。 図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は基板と非同軸ケーブルとの接続構造を示す図である。 図６は図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った非同軸ケーブルの断面図である。 図７は図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿ったケーブルの断面図である。 図１に示す超音波用プロセッサ装置の構成を示すブロック図である。 図９は超音波振動子と静電容量、及び超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。 図１０は第１の形態の超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。 図１１は第２の形態の超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。 図１２は第３の形態の超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。 図１３（Ａ）は超音波振動子アレイの超音波振動子に対応する走査線の概念図であり、図１３（Ｂ）は、配置された超音波振動子と静電容量との関係を示すグラフである。
以下、添付図面に従って本発明に係る超音波内視鏡の好ましい実施形態について説明する。
図１は、実施形態の超音波内視鏡１２を使用する超音波検査システム１０の一例を示す概略構成図である。
図１に示すように、超音波検査システム１０は、超音波内視鏡１２と、超音波画像を生成する超音波用プロセッサ装置１４と、内視鏡画像を生成する内視鏡用プロセッサ装置１６と、体腔内を照明する照明光を超音波内視鏡１２に供給する光源装置１８と、超音波画像及び内視鏡画像を表示するモニタ２０と、を備える。また、超音波検査システム１０は、洗浄水などを貯留する送水タンク２１ａと、体腔内の吸引物を吸引する吸引ポンプ２１ｂとを備える。
超音波内視鏡１２は、被検体の体腔内に挿入される挿入部２２と、挿入部２２の基端部に連設され、術者が操作を行うための操作部２４と、操作部２４に一端が接続されたユニバーサルコード２６とを有する。
操作部２４には、送水タンク２１ａからの送気送水管路（不図示）を開閉する送気送水ボタン２８ａと、吸引ポンプ２１ｂからの吸引管路（不図示）を開閉する吸引ボタン２８ｂとが並設される。また、操作部２４には、一対のアングルノブ２９、２９と処置具挿入口３０とが設けられる。
ユニバーサルコード２６の他端部には、超音波用プロセッサ装置１４に接続される超音波用のコネクタ３２ａと、内視鏡用プロセッサ装置１６に接続される内視鏡用のコネクタ３２ｂと、光源装置１８に接続される光源用のコネクタ３２ｃとが設けられる。超音波内視鏡１２は、これらのコネクタ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを介してそれぞれ超音波用プロセッサ装置１４、内視鏡用プロセッサ装置１６及び光源装置１８に着脱自在に接続される。また、コネクタ３２ｃには、送水タンク２１ａに接続される送気送水用チューブ３４ａと、吸引ポンプ２１ｂに接続される吸引用チューブ３４ｂとが備えられる。
挿入部２２は、先端側から順に、超音波観察部３６と内視鏡観察部３８とを有する先端部４０と、先端部４０の基端側に連設された湾曲部４２と、湾曲部４２の基端側と操作部２４の先端側との間を連結する軟性部４３とを有する。
湾曲部４２は、操作部２４に設けられた一対のアングルノブ２９、２９を回動操作することにより、遠隔的に湾曲操作される。これにより、先端部４０を所望の方向に向けることができる。
超音波用プロセッサ装置１４は、後述する超音波観察部３６の超音波振動子ユニット４６（図２参照）の超音波振動子アレイ５０に超音波を発生させるための超音波信号を生成して供給する。また、超音波用プロセッサ装置１４は、超音波が放射された観察対象部位から反射されたエコー信号を超音波振動子アレイ５０で受信して取得し、取得したエコー信号に対して各種の信号処理を施してモニタ２０に表示される超音波画像を生成する。
内視鏡用プロセッサ装置１６は、内視鏡観察部３８において光源装置１８からの照明光に照明された観察対象部位から取得された撮像画像信号を受信して取得し、取得した画像信号に対して各種の信号処理及び画像処理を施して、モニタ２０に表示される内視鏡画像を生成する。
超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６が、別々に設けられた２台の装置（コンピュータ）によって構成されている。ただし、これに限定されるものではなく、１台の装置によって超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６の双方が構成されてもよい。
光源装置１８は、内視鏡観察部３８を用いて体腔内の観察対象部位を撮像して画像信号を取得するために、赤光、緑光及び青光などの３原色光からなる白色光又は特定波長光などの照明光を発生させて、超音波内視鏡１２内のライトガイド（不図示）などを伝搬し、内視鏡観察部３８から出射して体腔内の観察対象部位を照明する。
モニタ２０は、超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６により生成された各映像信号を受けて超音波画像及び内視鏡画像を表示する。これらの超音波画像及び内視鏡画像の表示は、いずれか一方のみの画像を適宜切り替えてモニタ２０に表示したり両方の画像を同時に表示したりすることも可能である。
なお、実施形態では、一台のモニタ２０に超音波画像及び内視鏡画像を表示するが、超音波画像表示用のモニタと、内視鏡画像表示用のモニタとが別々に設けられてもよい。また、モニタ２０以外の表示形態、例えば、術者が携帯する端末のディスプレイに表示する形態にて超音波画像及び内視鏡画像を表示してもよい。
次に、図２から図４を参照して先端部４０の構成を説明する。
図２は、図１に示す先端部４０及びその近傍を示す部分拡大平面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図であり、先端部４０をその長手軸方向に沿った中心線で切断した縦断面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図であり、先端部４０の超音波観察部３６の超音波振動子アレイ５０の円弧構造の中心線で切断した横断面図である。
図２及び図３に示すように、先端部４０には、先端側に超音波画像を取得するための超音波観察部３６と、基端側に内視鏡画像を取得するための内視鏡観察部３８とが搭載される。また、先端部４０には、超音波観察部３６と内視鏡観察部３８との間に処置具導出口４４が設けられている。
内視鏡観察部３８は、観察窓８２、対物レンズ８４、固体撮像素子８６、照明窓８８、洗浄ノズル９０、及び配線ケーブル９２などから構成される。
処置具導出口４４は、挿入部２２の内部に挿通される処置具チャンネル４５に接続される。図１の処置具挿入口３０から挿入された処置具（不図示）が、処置具チャンネル４５を介して処置具導出口４４から体腔内に導出される。
超音波観察部３６は、図２から図４に示すように、超音波振動子ユニット４６と、超音波振動子ユニット４６を保持する外装部材４１と、超音波振動子ユニット４６に基板６０を介して電気的に接続されるケーブル１００と、を備える。なお、外装部材４１は、硬質樹脂などの硬質部材からなり、先端部４０の一部を構成する。
超音波振動子ユニット４６は、複数の超音波振動子４８からなる超音波振動子アレイ５０と、超音波振動子アレイ５０の幅方向（挿入部２２の長手軸方向に直交する方向）の端部側に設けられる電極５２と、各超音波振動子４８を下面側から支持するバッキング材層５４と、バッキング材層５４の幅方向の側面に沿って配設され、電極５２に接続される基板６０と、外装部材４１とバッキング材層５４との間の内部空間５５に充填される充填剤層８０と、を有する。
基板６０は、複数の超音波振動子４８とケーブル１００とを電気的に接続できれば、特に、その構造は限定されない。
基板６０は、例えば、柔軟性を有するフレキシブル基板（フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit））ともいう）、柔軟性を有さない剛性の高いリジッド基板からなるプリント配線回路基板（ＰＣＢ（Printed Circuit Board）ともいう）、又はプリント配線基板（ＰＷＢ（Printed Wired Board）ともいう）等の配線基板から構成されることが好ましい。
超音波振動子ユニット４６は、超音波振動子アレイ５０の上に積層された音響整合層７６と、音響整合層７６の上に積層された音響レンズ７８とを有する。すなわち、超音波振動子ユニット４６は、音響レンズ７８、音響整合層７６、超音波振動子アレイ５０及びバッキング材層５４を有する積層体４７として構成される。
超音波振動子アレイ５０は、外側に向けて凸円弧状に配列された複数の直方体形状の超音波振動子４８から構成されている。この超音波振動子アレイ５０は、例えば４８から１９２個の超音波振動子４８からなる４８から１９２チャンネルのアレイである。これらの超音波振動子４８は、それぞれ圧電体４９を有している。
超音波振動子アレイ５０は電極５２を有する。電極５２は、超音波振動子４８毎に個々に独立した個別電極５２ａと、超音波振動子４８の全てに共通の共通電極である振動子グランド５２ｂとを有する。図４では、複数の個別電極５２ａは、複数の超音波振動子４８の端部の下面に配置され、振動子グランド５２ｂは、超音波振動子４８の端部の上面に配置される。
基板６０は、４８から１９２個の超音波振動子４８の個別電極５２ａとそれぞれ電気的に接続する４８～１９２個の配線（不図示）と、この配線を介して超音波振動子４８にそれぞれ接続される複数の電極パッド６２とを有する。
超音波振動子アレイ５０は、複数の超音波振動子４８を一例として、一次元アレイ状に予め定められたピッチで配列された構成を有する。超音波振動子アレイ５０を構成する各超音波振動子４８は、先端部４０の軸線方向（挿入部２２の長手軸方向）に沿って凸湾曲状に等間隔で配列されており、超音波用プロセッサ装置１４（図１参照）から入力される駆動信号に基づいて順次駆動される。これにより、図２に示す超音波振動子４８が配列された範囲を走査範囲としてコンベックス電子走査が行われる。
音響整合層７６は、被検体と超音波振動子４８との間の音響インピーダンス整合をとるためのものである。
音響レンズ７８は、超音波振動子アレイ５０から発せられる超音波を観察対象部位に向けて収束させるためのものである。この音響レンズ７８は、例えば、シリコン系樹脂（ミラブル型シリコンゴム及び液状シリコンゴムなど）、ブタジエン系樹脂又はポリウレタン系樹脂によって形成されている。また、音響レンズ７８には、必要に応じて酸化チタン、アルミナ又はシリカなどの粉末が混合される。これにより、音響レンズ７８は、音響整合層７６において被検体と超音波振動子４８との間の音響インピーダンス整合をとり、かつ、超音波の透過率を高めることができる。
バッキング材層５４は、図３及び図４に示すように、複数の超音波振動子４８の配列面に対して内側となる、すなわち超音波振動子アレイ５０の背面（下面）に配設される。バッキング材層５４は、バッキング材からなる部材の層で構成される。バッキング材層５４は、超音波振動子アレイ５０を機械的に、かつ、柔軟に支持すると共に、複数の超音波振動子４８から発振され、もしくは観察対象から反射して伝播した超音波信号のうち、バッキング材層５４側に伝播した超音波を減衰させる役割を有する。このため、バッキング材は、硬質ゴムなどの剛性を有する材料からなり、超音波減衰材（フェライト、セラミックスなど）が必要に応じて添加されている。
充填剤層８０は、外装部材４１とバッキング材層５４との間の内部空間５５を埋めるものであって、基板６０、非同軸ケーブル１１０及び各種の配線部分を固定する役割を有する。また、充填剤層８０は、バッキング材層５４との境界面において、超音波振動子アレイ５０からバッキング材層５４側に伝播した超音波信号を反射しないように、バッキング材層５４との音響インピーダンスが一定以上の精度で整合していることが好ましい。更に、複数の超音波振動子４８において発生した熱を放熱する効率を高めるために、充填剤層８０は、放熱性を有する部材で構成されていることが好ましい。充填剤層８０が放熱性を有する場合には、バッキング材層５４、基板６０及び非同軸ケーブル１１０などから熱を受け取るため、放熱効率を向上できる。
上記のように構成された超音波振動子ユニット４６によれば、超音波振動子アレイ５０の各超音波振動子４８が駆動され、超音波振動子４８の電極５２に電圧が印加されると、圧電体４９が振動して超音波を順次発生し、被検体の観察対象部位に向けて超音波が照射される。そして、複数の超音波振動子４８をマルチプレクサなどの電子スイッチで順次駆動させることで、超音波振動子アレイ５０が配された曲面に沿った走査範囲、例えば曲面の曲率中心から数十ｍｍ程度の範囲で超音波が走査される。
また、観察対象部位から反射されたエコー信号を受信すると、圧電体４９が振動して電圧が発生し、この電圧を受信した超音波エコーに応じた電気信号として超音波用プロセッサ装置１４に出力する。そして、超音波用プロセッサ装置１４において各種の信号処理が施されてから、超音波画像としてモニタ２０に表示される。
実施形態において、図４に示した基板６０は、一端において複数の個別電極５２ａと電気的に接続される複数の電極パッド６２と、振動子グランド５２ｂと電気的に接続されるグランド電極パッド６４とを有する。なお、図４では、ケーブル１００が省略されている。
基板６０と個別電極５２ａとの電気的な接合は、例えば、導電性を有する樹脂材によって確立できる。樹脂材としては、熱硬化性樹脂に微細な導電性粒子を混ぜ合わせたものを膜状に成型したＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）又はＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）を例示できる。
別の樹脂材として、例えば、エポキシ又はウレタンなどのバインダー樹脂の中に金属粒子などの導電性のフィラーを分散させて、接着後にフィラーが導電パスを形成する樹脂材であってもよい。この樹脂材として、銀ペーストなどの導電性ペーストを例示できる。
図３に示すように、ケーブル１００は、複数の非同軸ケーブル１１０と、複数の非同軸ケーブル１１０を被覆する外皮１０２とを備える。非同軸ケーブル１１０に含まれる信号線が、基板６０の電極パッド６２に電気的に接合される。
次に図面を参照して、基板６０とケーブル１００との接続構造を説明する。
図５は、基板６０とケーブル１００とを含む部分の拡大図である。図６はVI-VI線に沿う断面図である。図７はVII-VII線に沿う断面図である。
図５に示すように、基板６０は、基端の側の辺６０ａに沿って配置された複数の電極パッド６２と、複数の電極パッド６２と辺６０ａとの間に配置されたグランド電極パッド６４とを有する。グランド電極パッド６４は、辺６０ａに平行に配置される。
ケーブル１００が、基板６０の辺６０ａに対向する位置に配置される。ケーブル１００は、複数の非同軸ケーブル１１０と、複数の非同軸ケーブル１１０を覆う外皮１０２と、を備える。電極パッド６２と非同軸ケーブル１１０の信号線１１２とが電気的に接合される。非同軸ケーブル１１０は、辺６０ａと直交する辺６０ｂ及び辺６０ｃと平行に配置される。ただし、基板６０と非同軸ケーブル１１０との位置関係は、特に限定されない。
次に、非同軸ケーブル１１０の構造について説明する。図６に示すように、非同軸ケーブル１１０は、複数の信号線１１２と、複数のグランド線１１４とを有する。信号線１１２は、例えば、導体１１２ａと、導体１１２ａの周囲を被覆する絶縁層１１２ｂと、から構成される。導体１１２ａは、例えば、銅又は銅合金の素線で構成される。素線には、例えば、錫メッキ、銀メッキ等のメッキ処理が施される。導体１１２ａは、０．０３ｍｍから０．０４ｍｍの直径を有する。
絶縁層１１２ｂは、例えば、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）等の樹脂材料により構成できる。絶縁層１１２ｂは、０．０１５ｍｍから０．０２５ｍｍの厚みを有する。
グランド線１１４は、信号線１１２と同一の直径を有する導体で構成される。グランド線１１４は、銅又は銅合金の素線、又は銅又は銅合金の複数の素線を撚り合わせた撚線で構成される。
複数の信号線１１２と、複数のグランド線１１４とが撚り合わされることにより、第１のケーブル束１１６が構成される。
非同軸ケーブル１１０は、第１のケーブル束１１６の周囲を被覆する第１のシールド層１１８を備える。第１のシールド層１１８は、接着剤を介して金属箔をラミネートした絶縁フィルムで構成できる。絶縁フィルムはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムで構成される。また、金属箔はアルミニウム箔又は銅箔で構成される。
非同軸ケーブル１１０は、複数の信号線１１２を１セットとして第１のシールド層１１８によりシールドされる。非同軸ケーブル１１０単位で信号線１１２が取り扱われる。
図６に示すように、実施形態の非同軸ケーブル１１０において、第１のケーブル束１１６は、４本の信号線１１２と３本のグランド線の７本が撚り合わされて構成される。４本の信号線１１２の中の１本の信号線１１２が中心に配置される。残りの３本の信号線１１２と３本のグランド線１１４とが、中心の信号線１１２の周囲に、隣接して配置される。ただし、第１のケーブル束１１６における、信号線１１２の本数、グランド線１１４の本数、及びこれらの配置は、図６の構造に限定されない。
次に、ケーブル１００の構造について説明する。図７に示すように、ケーブル１００は複数の非同軸ケーブル１１０を備える。複数の非同軸ケーブル１１０により、第２のケーブル束１０４が構成される。
外皮１０２が、第２のケーブル束１０４を被覆する。外皮１０２は、押出し被覆されたＰＦＡ、ＦＥＰ、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のフッ素系の樹脂材料で構成できる。外皮１０２は、巻回された樹脂製テープ（ＰＥＴテープ）で構成できる。外皮１０２による第２のケーブル束１０４の被覆は、第２のケーブル束１０４の外側を直接的に被覆する場合と、間接的に被覆する場合とを含む。間接的な被覆は、外皮１０２と第２のケーブル束１０４との間に他の層を配置することを含む。
実施形態のケーブル１００は、外皮１０２と第２のケーブル束１０４との間に、内側から順に、樹脂層１０６と第２のシールド層１０８とを備える。樹脂層１０６は第２のケーブル束１０４を被覆する。樹脂層１０６は、例えば、上述のフッ素系の樹脂材料、樹脂テープで構成できる。
第２のシールド層１０８は、例えば、複数本の素線を編み組むことで構成できる。素線は、メッキ処理（錫メッキ又は銀メッキ）された銅線又は銅合金線等で構成される。
ケーブル１００は、上述した構成以外に樹脂層１０６及び第２のシールド層１０８を何れも備えない場合、樹脂層１０６及び第２のシールド層１０８のいずれか一方のみを備える場合であってもよい。
実施形態のケーブル１００は、１６本の非同軸ケーブル１１０を含んでおり、６４本の信号線１１２を含んでいる。非同軸ケーブル１１０及び信号線１１２の数はこの数値に限定されない。
上述したように、ケーブル１００に含まれる非同軸ケーブル１１０は、従来の同軸ケーブルとは異なり、信号線１１２ごとにシールド層、及び外皮を備えていない。特に、複数の非同軸ケーブル１１０でケーブル１００を構成した場合、ケーブル１００は、従来の同軸ケーブルと比較して細径化が可能になる。また、同軸ケーブルと外径が同じ場合、ケーブル１００は、従来の同軸ケーブルと比較してより多くの信号線１１２を備えることができる。
次に、基板６０と非同軸ケーブル１１０との接続構造を詳細に説明する。図５に示すように、基板６０の基端側において、ケーブル１００の樹脂層１０６（不図示）、第２のシールド層１０８（不図示）、及び外皮１０２が除去され、複数の非同軸ケーブル１１０が露出する。また、基板６０の基端側において、各々の非同軸ケーブル１１０の第１のシールド層１１８が除去され、第１のケーブル束１１６が露出する。
第１のシールド層１１８は基板６０の上に位置し、基板６０と第１のシールド層１１８は、基板６０の主面と直交する方向から見て（以下、平面視）、少なくとも一部が重なり合う。第１のケーブル束１１６は基板６０の上でのみ露出し、基板６０と第１のケーブル束１１６とは基板６０の上でのみ重なり合う。第１のケーブル束１１６はその一部が基板６０からはみ出てもよい。
基板６０と第１のケーブル束１１６とが、固定部１３０により固定され、基板６０と各第１のケーブル束１１６との相対位置が固定される。固定部１３０は、基板６０と各第１のケーブル束１１６との相対位置が固定される限りにおいて、その位置、及び大きさは限定されない。複数の信号線１１２と複数のグランド線１１４との撚線により構成された第１のケーブル束１１６は、先端１１６ａにおいて、各信号線１１２に解きほぐされる。解きほぐされた各信号線１１２は、基板６０に配置された電極パッド６２と電気的に接合される。先端１１６ａは各信号線１１２に解きほぐされる開始位置である。なお、一部の第１のケーブル束１１６において、理解を容易にするため固定部１３０を省略する。
実施形態では、基板６０と第１のケーブル束１１６とが固定部１３０により固定される。したがって、ケーブル１００、又は非同軸ケーブル１１０に応力が加わった際、電極パッド６２と信号線１１２との接合部に応力が伝達されることが抑制され、信号線１１２の断線が防止できる。
固定部１３０は、基板６０と第１のケーブル束１１６との相対的な位置関係が固定できる限り、特に限定されず、例えば、接着剤、半田、及びクランプ部材のいずれか又はその組み合わせを適用できる。固定部１３０は、基板６０と第１のケーブル束１１６とを個別に固定でき、また基板６０と複数の第１のケーブル束１１６とを一括して固定できる。
基板６０のグランド電極パッド６４には、各第１のケーブル束１１６のグランド線１１４が電気的に接合される。各第１のケーブル束１１６に含まれる、少なくとも１本のグランド線１１４が、グランド電極パッド６４に電気的に接合される。複数のグランド線１１４は、第１のケーブル束１１６において接触する。したがって、各第１のケーブル束１１６の少なくとも１本のグランド線１１４をグランド電極パッド６４に電気的に接合することにより、複数の第１のケーブル束１１６の接地電位を同一の電位にできる。グランド電極パッド６４に電気的に接合されるグランド線１１４を少なくすることにより、配線が占める領域を小さくできる。結果として、先端部４０の細径化が可能になる。
図５に示す接続構造では、各非同軸ケーブル１１０に対応する各電極パッド６２がまとめて配置される。すなわち、４本の信号線１１２と電気的に接合される４個の電極パッド６２が、基板６０の上で、まとめて配置される。非同軸ケーブル１１０に対応する電極パッド６２とは、非同軸ケーブル１１０の延長方向に概ね配置される電極パッド６２であることが好ましい。また、各非同軸ケーブル１１０の信号線１１２は、隣接する非同軸ケーブル１１０に対応する電極パッド６２には電気的に接合されないことが好ましい。信号線１１２に応力が加えられることを抑制できる。
図８は、超音波用プロセッサ装置の構成を示すブロック図である。超音波用プロセッサ装置１４は、図８に示すように、マルチプレクサ１４０、受信回路１４２、送信回路１４４、Ａ／Ｄコンバータ１４６、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１４８、シネメモリ１５０、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１５２、及びＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５４を有する。
受信回路１４２、及び送信回路１４４は、超音波内視鏡１２の超音波振動子アレイ５０と電気的に接続する。マルチプレクサ１４０は、ｎ個の超音波振動子４８の中から最大ｍ個の駆動対の超音波象振動子を選択し、そのチャンネルを開口させる。
送信回路１４４は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、パルサー（パルス発生回路１５８）、及びＳＷ（スイッチ）等からなり、ＭＵＸ（マルチプレクサ１４０）に接続される。なお、ＦＰＧＡの代わりにＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を用いても良い。
送信回路１４４は、超音波振動子ユニット４６から超音波を送信するために、ＣＰＵ１５２から送られてくる制御信号に従って、マルチプレクサ１４０により選択された駆動対象の超音波振動子４８に対して超音波送信用の駆動電圧を供給する回路である。駆動電圧は、パルス状の電圧信号（送信信号）であり、ユニバーサルコード２６及びケーブル１００を介して駆動対象の超音波振動子４８の電極に印加される。詳細には、ケーブル１００の非同軸ケーブル１１０の信号線１１２を介して駆動電圧が電極に印加される。
送信回路１４４は、制御信号に基づいて送信信号を生成するパルス発生回路１５８を有しており、ＣＰＵ１５２の制御により、パルス発生回路１５８を用いて、複数の超音波振動子４８を駆動して超音波を発生させる送信信号を生成して複数の超音波振動子４８に供給する。
また、送信回路１４４は、ＣＰＵ１５２の制御により、超音波診断を行う場合に、パルス発生回路１５８を用いて、超音波診断を行うため駆動電圧の送信信号を生成する。
受信回路１４２は、超音波（エコー）を受信した駆動対象の超音波振動子４８から出力される電気信号、すなわち受信信号を受信する回路である。受信回路１４２は、受信信号を増幅する増幅器、及び必要に応じて受信信号を減衰するアッテネータを備える。ＣＰＵ１５２の制御信号により、受信信号を増幅する増幅器のゲイン値が設定される。また、ＣＰＵ１５２の制御信号により、受信信号を減衰するアッテネータの減衰値が設定される。
受信回路１４２は、ＣＰＵ１５２から送られてくる制御信号に従って、超音波振動子４８から受信した受信信号を増幅し、増幅後の信号をＡ／Ｄコンバータ１４６に引き渡す。Ａ／Ｄコンバータ１４６は、受信回路１４２と接続しており、受信回路１４２から受け取った受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をＡＳＩＣ１４８に出力する。
ＡＳＩＣ１４８は、Ａ／Ｄコンバータ１４６と接続しており、図８に示すように、位相整合部１６０、Ｂモード画像生成部１６２、ＰＷモード画像生成部１６４、ＣＦモード画像生成部１６６及びメモリコントローラ１５１を構成している。
なお、実施形態では、ＡＳＩＣ１４８のようなハードウェア回路によって上述の機能（具体的には、位相整合部１６０、Ｂモード画像生成部１６２、ＰＷモード画像生成部１６４、ＣＦモード画像生成部１６６及びメモリコントローラ１５１）を実現しているが、これに限定されるものではない。中央演算装置（ＣＰＵ）と各種データ処理を実行させるためのソフトウェア（コンピュータプログラム）とを協働させることで上記の機能を実現させてもよい。
位相整合部１６０は、Ａ／Ｄコンバータ１４６によりデジタル信号化された受信信号（受信データ）に対して遅延時間を与えて整相加算する（受信データの位相を合わせてから加算する）処理を実行する。整相加算処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。
Ｂモード画像生成部１６２、ＰＷモード画像生成部１６４及びＣＦモード画像生成部１６６は、超音波振動子ユニット４６が超音波を受信した際に複数の超音波振動子４８のうちの駆動の超音波対象振動子が出力する電気信号（厳密には、受信データを整相加算することで生成された音線信号）に基づいて、超音波画像を生成する。
Ｂ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）モードは、超音波エコーの振幅を輝度に変換して断層画像を表示するモードである。ＰＷ（Ｐｕｌｓｅ Ｗａｖｅ）モードは、パルス波の送受信に基づいて検出される超音波エコー源の速度（例えば、血流の速度）を表示するモードである。ＣＦ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ）モードは、平均血流速度、フロー変動、フロー信号の強さ又はフローパワー等を様々な色にマッピングしてＢモード画像に重ねて表示するモードである。
Ｂモード画像生成部１６２は、患者の内部（体腔内）の断層画像であるＢモード画像を生成する画像生成部である。Ｂモード画像生成部１６２は、順次生成される音線信号に対し、ＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｔｉｍｅ ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によって、超音波の反射位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施す。また、Ｂモード画像生成部１６２は、補正後の音線信号に対して包絡線検波処理及びＬｏｇ（対数）圧縮処理を施して、Ｂモード画像（画像信号）を生成する。
ＰＷモード画像生成部１６４は、所定方向における血流の速度を表示する画像を生成する画像生成部である。ＰＷモード画像生成部１６４は、位相整合部１６０によって順次生成される音線信号のうち、同一方向における複数の音線信号に対して高速フーリエ変換を施すことで周波数成分を抽出する。その後、ＰＷモード画像生成部１６４は、抽出した周波数成分から血流の速度を算出し、算出した血流の速度を表示するＰＷモード画像（画像信号）を生成する。
ＣＦモード画像生成部１６６は、所定方向における血流の情報を表示する画像を生成する画像生成部である。ＣＦモード画像生成部１６６は、位相整合部１６０によって順次生成される音線信号のうち、同一方向における複数の音線信号の自己相関を求めることで、血流に関する情報を示す画像信号を生成する。その後、ＣＦモード画像生成部１６６は、上記の画像信号に基づき、Ｂモード画像生成部１６２によって生成されるＢモード画像信号に血流に関する情報を重畳させたカラー画像としてのＣＦモード画像（画像信号）を生成する。
なお、上述した超音波画像生成モードは、あくまでも一例であり、上述した３種類のモード以外のモード、例えば、Ａ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）モード、Ｍ（Ｍｏｔｉｏｎ）モード及び造影モード等が更に含まれてもよいし、ドップラー画像を得るモードが含まれていても良い。
メモリコントローラ１５１は、Ｂモード画像生成部１６２、ＰＷモード画像生成部１６４又はＣＦモード画像生成部１６６が生成した画像信号をシネメモリ１５０に格納する。
ＤＳＣ１５４は、ＡＳＩＣ１４８に接続されており、Ｂモード画像生成部１６２、ＰＷモード画像生成部１６４又はＣＦモード画像生成部１６６が生成した画像の信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後にモニタ２０に出力する。
シネメモリ１５０は、１フレーム分又は数フレーム分の画像信号を蓄積するための容量を有する。ＡＳＩＣ１４８が生成した画像信号は、ＤＳＣ１５４に出力される一方で、メモリコントローラ１５１によってシネメモリ１５０にも格納される。フリーズモード時には、メモリコントローラ１５１がシネメモリ１５０に格納された画像信号を読み出し、ＤＳＣ１５４に出力する。これにより、モニタ２０には、シネメモリ１５０から読み出された画像信号に基づく超音波画像（静止画像）が表示されるようになる。
ＣＰＵ１５２は、超音波用プロセッサ装置１４の各部を制御する制御部（制御回路）として機能し、受信回路１４２、送信回路１４４、Ａ／Ｄコンバータ１４６、及びＡＳＩＣ１４８と接続されており、これらの機器を制御する。
また、ＣＰＵ１５２は、超音波内視鏡１２が超音波用のコネクタ３２ａを介して超音波用プロセッサ装置１４に接続されると、ＰｎＰ（Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ）等の方式により超音波内視鏡１２を自動認識する。
ところで、実施形態で使用されるケーブル１００は、複数の非同軸ケーブル１１０を含んでいる。図６に示すように、非同軸ケーブル１１０は、同軸ケーブルとは異なり、シールド層が信号線１１２ごとに設けられていない。
その結果、非同軸ケーブル１１０の場合、信号線１１２は、第１のケーブル束１１６における配置により静電容量の大きさに影響を受けることがある。例えば、非同軸ケーブル１１０の中心に配置される信号線１１２の静電容量は、周囲に配置される複数の信号線１１２の静電容量より小さくなる。
信号線１１２の静電容量は、電気的に接続される超音波振動子４８の送受信感度に影響を与える。各信号線１１２の静電容量の差（いわゆるバラツキ）、感度の差につながり、結果的に超音波画像の画質劣化（例えば、画像ムラ）を生じる懸念がある。ここで、送受信感度は、超音波振動子４８が送信する超音波の振幅に対する、その超音波振動子４８が超音波を受信して出力した電気信号の振幅の比として定義される。
図９（Ａ）は超音波振動子と静電容量との関係を示すグラフである。縦軸が静電容量（ｐＦ）を示し、横軸が超音波振動子の素子番号を示す。グラフは、各超音波振動子に接続された信号線の静電容量を示す。なお、素子番号は、各超音波振動子を識別するために割り当てられた番号である。図９（Ａ）のグラフに示すように、各信号線の静電容量は一定ではなく、第１のケーブル束の単位で、信号線の間で静電容量の差が、周期的に存在する。図中の中括弧は、各第１のケーブル束に含まれる信号線を示す（図１０、図１１でも同様）。
図９（Ｂ）は超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。縦軸が送受信感度（ｄＢ）を示し、横軸が超音波振動子の素子番号を示す。図９（Ｂ）のグラフに示すように、信号線の静電容量に起因して、各超音波振動子の送受信感度は一定ではない。複数の超音波振動子の間で、第１のケーブル束ごとに、周期的に送受信感度の大きさが異なる。図９（Ｂ）に示すように、図９（Ａ）の静電容量と対比すると、信号線の静電容量が小さくなると送受信感度は大きくなり、信号線の静電容量が大きくなると送受信感度は小さくなる。複数の超音波振動子の間で、送受信感度の差が存在する場合、超音波画像の画質劣化が生じる懸念がある。
実施形態の超音波検査システム１０では、複数の超音波振動子４８の間の送受信感度の差を小さくするため、超音波振動子４８の送受信感度が補正される。送受信感度の補正について、図８のブロック図を参照して説明する。
送受信感度を補正するため、第１のケーブル束１１６に含まれる信号線１１２（不図示）の静電容量を示す静電容量データが、超音波振動子４８の素子番号と関連付けられてメモリの一例である、例えば、内視鏡側メモリ５８に記憶される。静電容量データは、例えば、各信号線１１２の静電容量を測定することにより、取得される。各信号線１１２の静電容量は、例えば、超音波内視鏡１２を組み立てた後、出荷する前に測定できる。
第１のケーブル束１１６の各信号線１１２の静電容量と超音波振動子４８との関係は、超音波内視鏡１２ごとに異なるため、静電容量データは、超音波内視鏡１２が備える内視鏡側メモリ５８に記憶される。ただし、静電容量データを記憶するメモリは、内視鏡側メモリ５８に限定されず、超音波用プロセッサ装置１４に設けられたメモリでもよい。最初、超音波用プロセッサ装置１４に設けられたメモリに超音波内視鏡１２の静電容量データを記憶する。超音波用プロセッサ装置１４が超音波内視鏡１２の接続を認識すると、超音波用プロセッサ装置１４が使用する超音波内視鏡１２に対応する静電容量データを読み込むこともできる。
超音波内視鏡１２が超音波用のコネクタ３２ａを介して超音波用プロセッサ装置１４に接続されると、ＣＰＵ１５２は、超音波内視鏡１２を自動認識する。ＣＰＵ１５２は、超音波内視鏡１２の内視鏡側メモリ５８に記憶された静電容量データにアクセス可能となる。
プロセッサであるＣＰＵ１５２は、内視鏡側メモリ５８に記憶された静電容量データに基づいて、各超音波振動子４８の送受信感度を周期的に補正し、補正前に比較して、各超音波振動子４８の送受信感度の差を小さくする。送受信感度を周期的に補正し、送受信感度の差を小さくすることにより、超音波画像の画質劣化が抑制される。
なお、信号線１１２の静電容量データに基づいて各超音波振動子４８の送受信感度を周期的に補正する例を説明した。さらに、各超音波振動子４８の感度の差に起因する送受信感度を補正することが好ましい。
例えば、内視鏡側メモリ５８に、信号線１１２の静電容量データに追加して、超音波振動子４８の感度が、記憶される。ＣＰＵ１５２は、アクセス可能となった内視鏡側メモリ５８に記憶された静電容量データ及び感度データに基づいて、各超音波振動子４８の送受信感度を補正し、補正前に比較して、各超音波振動子４８の送受信感度の差を小さくする。静電容量データ及び感度データに基づいて送受信感度を補正し、送受信感度の差を小さくすることにより、超音波画像の画質劣化が抑制される。
なお、超音波振動子４８の感度は、超音波振動子４８を測定することにより、また超音波振動子４８を入手した際の特性データから、取得できる。
次に、送受信感度を周期的に補正するための好ましい形態を説明する。第１の形態は、送信回路１４４を利用する場合である。ＣＰＵ１５２は、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８を、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８より高い電圧の送信信号で駆動する。
最初、ＣＰＵ１５２は、内視鏡側メモリ５８に記憶された静電容量データに基づいて、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８、及び静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８を特定する。
パルス発生回路１５８は、ＣＰＵ１５２の制御により、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に対し、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８を駆動する送信信号より高い電圧の送信信号を生成する。送信回路１４４は、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に、例えば定格の電圧の送信信号を供給し、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に定格の電圧より高い電圧の送信信号を供給し、複数の超音波振動子４８を駆動する。例えば、超音波振動子４８の送信信号の駆動電圧が６０Ｖの場合、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８の送信信号の駆動電圧を６３Ｖにする。
図１０は、補正後の超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８の送信信号の駆動電圧を上げることで（送信信号増加）、超音波振動子４８の送受信感度を上げることができる。その結果、補正前と比較して、各超音波振動子４８の間の送受信感度の差を小さくできる。
次に、送受信感度を周期的に補正するための好ましい第２の形態を説明する。第２の形態は、受信回路１４２を利用する場合である。ＣＰＵ１５２は、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８からの受信信号に、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８からの受信信号より高いゲイン値を適用する。
最初、ＣＰＵ１５２は、内視鏡側メモリ５８に記憶された静電容量データに基づいて、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８、及び静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８を特定する。
受信回路１４２の増幅器は、ＣＰＵ１５２の制御により、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に対し、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に設定されるゲイン値より高いゲイン値を設定する。
受信回路１４２は、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に対し定められたゲイン値を適用し、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に対し定められたゲイン値より高いゲイン値を適用し、超音波振動子４８から受信した受信信号を増幅する。
図１１は、補正後の超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８のゲイン値を高くすることで（ゲイン値増加）、超音波振動子４８の送受信感度を上げることができる。その結果、補正前と比較して、各超音波振動子４８の間の送受信感度の差を小さくできる。
次に、送受信感度を周期的に補正するための好ましい第３の形態を説明する。第３の形態は、受信回路１４２を利用する場合である。ＣＰＵ１５２は、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８からの受信信号に、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８からの受信信号より高い減衰値を適用する。
最初、ＣＰＵ１５２は、内視鏡側メモリ５８に記憶された静電容量データに基づいて、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８、及び静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８を特定する。
受信回路１４２のアッテネータは、ＣＰＵ１５２の制御により、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に対し、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に設定される減衰値より高い減衰値を設定する。
受信回路１４２は、静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に対し定められた減衰値を適用し、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８に対し定められた減衰値より大きな減衰値を適用し、超音波振動子４８から受信した受信信号を減衰する。
図１２は、補正後の超音波振動子と送受信感度との関係を示すグラフである。静電容量が低い超音波振動子４８の減衰値を高くすることで（減衰値増加）、超音波振動子４８の送受信感度を下げることができる。その結果、補正前と比較して、各超音波振動子４８の間の送受信感度の差を小さくできる。
第３の形態に関し、超音波内視鏡１２を出荷する際に、減衰値を決定することもできる。例えば、信号線１１２、超音波振動子４８及び減衰値を信号線１１２の静電容量と関連付けて内視鏡側メモリ５８が記憶する。記憶された超音波振動子４８及び減衰値に基づいて、受信信号に減衰値を適用できる。
超音波振動子４８の間の送受信感度の差は２ｄＢ以下であることが好ましい。この範囲であれば、超音波画像の画質劣化を防止できる。
次に、超音波振動子アレイ５０における、超音波振動子４８の好ましい配置を説明する。図１３（Ａ）は超音波振動子アレイの超音波振動子に対応する走査線の概念図である。図１３（Ｂ）は、配置された超音波振動子と静電容量との関係を示すグラフである。
図１３（Ａ）に示されるように、超音波振動子アレイ５０は、例えば素子番号１から素子番号ｎの複数の超音波振動子４８から構成される。図１３（Ａ）は、その素子番号に対応する走査線を示している。超音波振動子アレイ５０において、静電容量が低い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８が中央の側に配置される。静電容量が高い信号線１１２が接続されている超音波振動子４８が中央の両側に位置する端部の側に配置される。
図１３（Ｂ）のグラフに示すように、中央の側に配置される超音波振動子４８の静電容量は、端部の側に配置される超音波振動子４８の静電容量より低い。
超音波内視鏡１２で超音波画像を生成する場合、超音波振動子アレイ５０の中央の超音波振動子４８により生成された超音波画像が重要となる。そこで、超音波振動子アレイ５０の中央の側に、補正を必要としないでも、送受信感度の高い超音波振動子４８を配置することで、補正を必要とする超音波振動子４８と比較して、より精度の高い超音波画像を生成できる。
以上、本発明について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
１０ 超音波検査システム
１２ 超音波内視鏡
１４ 超音波用プロセッサ装置
１６ 内視鏡用プロセッサ装置
１８ 光源装置
２０ モニタ
２１ａ 送水タンク
２１ｂ 吸引ポンプ
２２ 挿入部
２４ 操作部
２６ ユニバーサルコード
２８ａ 送気送水ボタン
２８ｂ 吸引ボタン
２９ アングルノブ
３０ 処置具挿入口
３２ａ コネクタ
３２ｂ コネクタ
３２ｃ コネクタ
３４ａ 送気送水用チューブ
３４ｂ 吸引用チューブ
３６ 超音波観察部
３８ 内視鏡観察部
４０ 先端部
４１ 外装部材
４２ 湾曲部
４３ 軟性部
４４ 処置具導出口
４５ 処置具チャンネル
４６ 超音波振動子ユニット
４７ 積層体
４８ 超音波振動子
４９ 圧電体
５０ 超音波振動子アレイ
５２ 電極
５２ａ 個別電極
５２ｂ 振動子グランド
５４ バッキング材層
５５ 内部空間
５８ 内視鏡側メモリ
６０ 基板
６０ａ 辺
６０ｂ 辺
６０ｃ 辺
６２ 電極パッド
６４ グランド電極パッド
７６ 音響整合層
７８ 音響レンズ
８０ 充填剤層
８２ 観察窓
８４ 対物レンズ
８６ 固体撮像素子
８８ 照明窓
９０ 洗浄ノズル
９２ 配線ケーブル
１００ ケーブル
１０２ 外皮
１０４ 第２のケーブル束
１０６ 樹脂層
１０８ 第２のシールド層
１１０ 非同軸ケーブル
１１２ 信号線
１１２ａ 導体
１１２ｂ 絶縁層
１１４ グランド線
１１６ 第１のケーブル束
１１６ａ 先端
１１８ 第１のシールド層
１３０ 固定部
１４０ マルチプレクサ
１４２ 受信回路
１４４ 送信回路
１４６ Ａ／Ｄコンバータ
１４８ ＡＳＩＣ
１５０ シネメモリ
１５１ メモリコントローラ
１５２ ＣＰＵ
１５４ ＤＳＣ
１５８ パルス発生回路
１６０ 位相整合部
１６２ Ｂモード画像生成部
１６４ ＰＷモード画像生成部
１６６ ＣＦモード画像生成部

Claims (7)

  1. 複数の超音波振動子が配列された超音波振動子アレイと、
    前記複数の超音波振動子に接続されるケーブルであって、複数の信号線及び複数のグランド線からなる第１のケーブル束と、前記第１のケーブル束を被覆する第１のシールド層と、を含む非同軸ケーブルと、複数の前記非同軸ケーブルからなる第２のケーブル束を被覆する外皮と、を有するケーブルと、
    前記第１のケーブル束に含まれる各前記信号線の静電容量を示す静電容量データを記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された前記静電容量データに基づいて、各前記超音波振動子の送受信感度を補正する、プロセッサと、
    を備える、
    超音波検査システム。
  2. 前記メモリは、前記超音波振動子の感度を示す感度データを記憶し、
    前記プロセッサは、前記メモリに記憶された前記静電容量データ及び前記感度データに基づいて、各前記超音波振動子の送受信感度を補正する、請求項１に記載の超音波検査システム。
  3. 前記プロセッサは、静電容量が高い前記信号線が接続されている前記超音波振動子を、静電容量が低い前記信号線が接続されている前記超音波振動子より高い電圧の送信信号で駆動する、請求項１又は２に記載の超音波検査システム。
  4. 前記プロセッサは、静電容量が高い前記信号線が接続されている前記超音波振動子からの受信信号に、静電容量が低い前記信号線が接続されている前記超音波振動子からの受信信号より高いゲイン値を適用する、請求項１又は２に記載の超音波検査システム。
  5. 前記プロセッサは、静電容量が低い前記信号線が接続されている前記超音波振動子からの受信信号に、静電容量が高い前記信号線が接続されている前記超音波振動子からの受信信号より高い減衰値を適用する、請求項１又は２に記載の超音波検査システム。
  6. 前記超音波振動子アレイにおいて、静電容量が低い前記信号線が接続されている前記超音波振動子が中央の側に配置され、静電容量が高い前記信号線が接続されている前記超音波振動子が端部の側に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波検査システム。
  7. 前記プロセッサは、各前記第１のケーブル束に含まれる各前記信号線の間の前記送受信感度の差を２ｄＢ以下にする、請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波検査システム。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006081764A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Olympus Corp 超音波内視鏡装置
JP2006247025A (ja) 2005-03-09 2006-09-21 Fuji Photo Film Co Ltd 体腔内診断用超音波プローブ
WO2007055320A1 (ja) 2005-11-11 2007-05-18 Hitachi Medical Corporation 超音波探触子及び超音波診断装置
JP2008093314A (ja) 2006-10-16 2008-04-24 Pentax Corp 超音波診断装置
JP2010232182A (ja) 2001-03-30 2010-10-14 Ludlow Co Lp リボン状の端を有する可撓性相互接続ケーブル
US20100274136A1 (en) 2009-04-23 2010-10-28 Marino Cerofolini Array of electroacoustic transducers and electronic probe for three-dimensional imaging
JP2014029846A (ja) 2012-06-26 2014-02-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 多芯ケーブル
JP2015177907A (ja) 2014-03-19 2015-10-08 キヤノン株式会社 被検体情報取得装置
WO2016143133A1 (ja) 2015-03-12 2016-09-15 株式会社日立製作所 超音波探触子及び超音波探触子の調整方法並びに超音波診断装置
US20180247740A1 (en) 2017-02-28 2018-08-30 Te Connectivity Corporation Sensor assembly and cable assembly having twisted pairs
JP2020000625A (ja) 2018-06-29 2020-01-09 富士フイルム株式会社 超音波診断装置、及び超音波診断装置の作動方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61293438A (ja) * 1985-06-21 1986-12-24 株式会社東芝 超音波探触子用ケ−ブルの接続方法
JPH0380841A (ja) * 1989-08-24 1991-04-05 Toshiba Corp 超音波診断装置
JP3641010B2 (ja) * 1995-05-17 2005-04-20 株式会社東芝 超音波診断装置
FR2745117B1 (fr) * 1996-02-21 2000-10-13 Whitaker Corp Cable flexible et souple a helices espacees
FR2769120A1 (fr) * 1997-09-29 1999-04-02 Whitaker Corp Cable electrique, notamment a usage medical
US6966045B2 (en) * 1999-12-27 2005-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and computer program product for estimating wire loads
US6628975B1 (en) * 2000-08-31 2003-09-30 Mallinckrodt Inc. Oximeter sensor with digital memory storing data
US7047507B2 (en) * 2003-08-25 2006-05-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method for determining wire capacitance for a VLSI circuit
JP4178241B2 (ja) * 2004-02-12 2008-11-12 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 配線容量抽出用の容量値ルールテーブルを生成する方法および容量値ルールファイル生成プログラム
US7692364B2 (en) * 2004-09-16 2010-04-06 Olympus Medical Systems Corporation Ultrasonic probe
JP4335862B2 (ja) * 2005-11-08 2009-09-30 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路の特性抽出方法及び特性抽出装置
JP4897370B2 (ja) * 2006-06-28 2012-03-14 富士フイルム株式会社 超音波トランスデューサアレイ、超音波用探触子、超音波内視鏡、超音波診断装置
JP5333420B2 (ja) * 2010-11-25 2013-11-06 日本電気株式会社 半導体集積回路の配線検証方法、配線検証装置、及び配線検証プログラム
EP2548513B1 (en) * 2010-12-28 2014-01-01 Olympus Medical Systems Corp. Ultrasound observation apparatus
WO2018003322A1 (ja) * 2016-06-30 2018-01-04 富士フイルム株式会社 超音波内視鏡
JP6741637B2 (ja) * 2017-09-20 2020-08-19 オリンパス株式会社 超音波内視鏡
US11638570B2 (en) * 2018-02-07 2023-05-02 Canon Medical Systems Corporation Ultrasonic diagnostic apparatus, probe sensitivity management system, and non-transitory storage medium

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010232182A (ja) 2001-03-30 2010-10-14 Ludlow Co Lp リボン状の端を有する可撓性相互接続ケーブル
JP2006081764A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Olympus Corp 超音波内視鏡装置
JP2006247025A (ja) 2005-03-09 2006-09-21 Fuji Photo Film Co Ltd 体腔内診断用超音波プローブ
WO2007055320A1 (ja) 2005-11-11 2007-05-18 Hitachi Medical Corporation 超音波探触子及び超音波診断装置
JP2008093314A (ja) 2006-10-16 2008-04-24 Pentax Corp 超音波診断装置
US20100274136A1 (en) 2009-04-23 2010-10-28 Marino Cerofolini Array of electroacoustic transducers and electronic probe for three-dimensional imaging
JP2014029846A (ja) 2012-06-26 2014-02-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 多芯ケーブル
JP2015177907A (ja) 2014-03-19 2015-10-08 キヤノン株式会社 被検体情報取得装置
WO2016143133A1 (ja) 2015-03-12 2016-09-15 株式会社日立製作所 超音波探触子及び超音波探触子の調整方法並びに超音波診断装置
US20180247740A1 (en) 2017-02-28 2018-08-30 Te Connectivity Corporation Sensor assembly and cable assembly having twisted pairs
JP2020000625A (ja) 2018-06-29 2020-01-09 富士フイルム株式会社 超音波診断装置、及び超音波診断装置の作動方法

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