JP7191789B2 - 超音波観察ユニット、超音波診断装置、超音波振動子の駆動方法、超音波振動子の駆動プログラム - Google Patents

Description

本発明は、超音波観察ユニット、超音波診断装置、超音波振動子の駆動方法、超音波振動子の駆動プログラムに関する。

超音波診断装置は、超音波内視鏡又は超音波プローブと接続して、病変の深達度診断、臓器の実質診断等に用いられている。この超音波内視鏡又は超音波プローブの先端には超音波振動子が内蔵されており、超音波診断装置から送信される電気的な駆動パルスは超音波振動子によって音響的な超音波パルスに変換され、体内組織に照射される。体内からはその反射波が返ってくるため、それを超音波振動子で電気的信号に変換し、信号処理等を行って超音波断層像として表示するような仕組みになっている。

特許文献１には、時間に従い周波数を変化させた送信波形を発生して被検体内へ音波を送信する超音波送受信方法が記載されている。

特許文献２には、超音波振動子を駆動するための送信パルスのパルス幅を可変する手段を備える超音波駆動回路が記載されている。

特許文献３には、超音波探触子に含まれる振動子を駆動するパルス信号のデューティー比を時間経過とともに徐々に大きくすることにより、送信超音波の周波数帯域の広帯域化を図ることが記載されている。また、特許文献３には、超音波画像診断装置本体に接続された超音波探触子を識別することにより、識別した超音波探触子の特性に応じたデューディー比を設定できることが記載されている。

特開２００１－００８９３３号公報 特開２００１－３４６７９８号公報 特開２０１２－２４５３０７号公報

超音波診断装置には、様々な種類の超音波内視鏡や超音波プローブが接続される。また、同一種の超音波内視鏡や超音波プローブであっても、超音波振動子の特性には個体差がある。特許文献１－３は、超音波振動子の特性の個体差を考慮した駆動は行っていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波振動子の個体差によらずに最適な周波数帯域の超音波の送信を可能とする超音波観察ユニット、超音波診断装置、超音波振動子の駆動方法、超音波振動子の駆動プログラムを提供することを目的とする。

本発明の超音波観察ユニットは、超音波診断装置に着脱可能に構成された超音波観察ユニットであって、超音波振動子と、上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体と、を備え、上記駆動パラメータは、上記超音波診断装置から上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号の各々の供給時間を示す情報であり、前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記条件は、前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、ものである。

本発明の超音波診断装置は、超音波振動子と、上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体と、を含む超音波観察ユニットが着脱可能に構成された超音波診断装置であって、上記駆動パラメータは、上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号の各々の供給時間を示す情報であり、上記記憶媒体から上記駆動パラメータを取得し、上記駆動パラメータに基づいて上記超音波振動子を駆動する駆動部を備え、前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記条件は、前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、ものである。

本発明の超音波振動子の駆動方法は、超音波診断装置に着脱可能に構成された、超音波振動子と、上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体とを含む超音波観察ユニット、の上記記憶媒体から上記駆動パラメータを取得し、上記駆動パラメータに基づいて上記超音波振動子を駆動する駆動ステップを備え、上記駆動パラメータは、上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号波形の各々の供給時間を示す情報であり、前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記条件は、前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、ものである。

本発明の超音波振動子の駆動プログラムは、超音波診断装置に着脱可能に構成された、超音波振動子と、上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体とを含む超音波観察ユニット、の上記記憶媒体から上記駆動パラメータを取得し、上記駆動パラメータに基づいて上記超音波振動子を駆動する駆動ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、上記駆動パラメータは、上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号波形の各々の供給時間を示す情報であり、前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、前記条件は、前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、ものである。

本発明によれば、超音波振動子の個体差によらずに最適な周波数帯域の超音波の送信を可能とする超音波観察ユニット、超音波診断装置、超音波振動子の駆動方法、超音波振動子の駆動プログラムを提供することができる。

本発明の超音波診断装置の一実施形態を含む超音波内視鏡システム１００の概略構成を示す模式図である。 超音波振動子の駆動信号波形と超音波振動子から送信される超音波波形の一例を示す模式図である。 超音波をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理して得られる周波数と音響強度の関係の一例を示す模式図である。 超音波振動子の駆動信号波形と超音波振動子から送信される超音波波形の変形例を示す模式図である。

図１は、本発明の超音波診断装置の一実施形態を含む超音波内視鏡システム１００の概略構成を示す模式図である。

超音波内視鏡システム１００は、超音波を用いて、被検体である患者の体内の観察対象部位の状態を観察（以下、超音波診断とも言う。）するために用いられる。ここで、観察対象部位は、患者の体表側（外側）からは検査が困難な部位であり、例えば胆嚢又は膵臓である。超音波内視鏡システム１００を用いることにより、患者の体腔である食道、胃、十二指腸、小腸、及び大腸等の消化管を経由して、観察対象部位の状態及び異常の有無を超音波診断することが可能である。

超音波内視鏡システム１００は、図１に示すように、超音波観察ユニットを構成する超音波内視鏡１１と、超音波内視鏡１１が着脱可能に構成されたプロセッサ装置１４と、操作卓１２と、モニタ１３と、を備える。プロセッサ装置１４は超音波診断装置を構成する。

超音波内視鏡１１は、コネクタ１５を介して、プロセッサ装置１４に着脱可能に構成されており、患者の体腔内に挿入される挿入部１１Ａと、医師又は技師等の術者によって操作される操作部（図示省略）と、を有する。挿入部１１Ａの先端部１１Ｂには、複数の超音波振動子を備えた超音波振動子ユニット１１０が取り付けられている。

超音波振動子ユニット１１０は、例えば、Ｎ個（Ｎは２以上）の超音波振動子が円弧状に配置されたコンベックス型の探触子であり、放射状（円弧状）に超音波を送信する。ただし、超音波振動子ユニット１１０の種類（型式）については特に限定されるものではなく、超音波を送受信できるものであれば他の種類でもよく、例えば、セクタ型、リニア型、又はラジアル型等であってもよい。また、超音波振動子ユニット１１０の走査方式も特に限定されない。

超音波振動子ユニット１１０の各超音波振動子には、パルス状の電気信号（駆動信号）が、入力信号としてプロセッサ装置１４から供給される。この駆動信号が超音波振動子の電極に印加されると、圧電素子が伸縮して超音波振動子が振動する。この結果、超音波振動子から超音波が出力される。また、各超音波振動子は、超音波の反射波（エコー）等を受信すると、これに伴って振動し、各超音波振動子の圧電素子が電気信号を発生する。この電気信号は、受信信号として各超音波振動子からプロセッサ装置１４に向けて出力される。

超音波内視鏡１１の機能により、術者は、患者の観察対象部位の超音波画像を取得することができる。超音波画像は、患者の体腔内から観察対象部位に向かって送信された超音波の反射波（エコー）を受信し、その受信信号を画像化することで得られる画像である。

超音波内視鏡１１は、更に、先端部１１Ｂに設けられた記憶媒体１１１を有している。なお、記憶媒体１１１の位置は、超音波内視鏡１１の内部であればどこでもよく、先端部１１Ｂに限定されるものではない。記憶媒体１１１は、超音波振動子ユニット１１０の各超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶するものである。記憶媒体１１１は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等の半導体メモリ等によって構成される。記憶媒体１１１に記憶されている駆動パラメータについては後述する。

プロセッサ装置１４は、超音波内視鏡１１の超音波振動子ユニット１１０を制御して超音波振動子ユニット１１０に超音波を送信させる。また、プロセッサ装置１４は、超音波の反射波（エコー）を超音波振動子ユニット１１０が受信したときの受信信号を画像化して超音波画像を生成する。

操作卓１２は、術者が超音波診断に際して必要な情報を入力したり、術者がプロセッサ装置１４に対して超音波診断の開始指示を行ったりするため等に設けられた入力装置である。

術者は、超音波診断の実施に際して、各種の制御パラメータを操作卓１２にて設定することが可能である。制御パラメータとしては、例えば、ライブモード及びフリーズモードの選択結果、表示デプス（深度）の設定値、及び超音波画像生成モードの選択結果等が挙げられる。

本実施形態において選択可能な超音波画像生成モードには、例えば、Ｂ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）モードと、ＴＨＩ（Ｔｉｓｓｕｅ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ）モードとが含まれる。Ｂモードは、送信した超音波の周波数と同じ周波数の反射波を受信して画像を表示するモードである。Ｂモードは、送信する超音波の周波数帯域が広くなっていることが好ましいモードである。ＴＨＩモードは、超音波が生体組織内を伝搬する際に、生体組織から発生する二次高調波成分を画像化する手法である。ＴＨＩモードは、二次高調波を効率よく受信するために、送信する超音波の周波数帯域が狭くなっていることが好ましいモードである。

モニタ１３は、プロセッサ装置１４に接続されており、プロセッサ装置１４により生成された超音波画像等を表示する。

プロセッサ装置１４は、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、画像処理部１４８、システム制御部１５２、ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）１５４、及びシネメモリ１５６を有する。

受信回路１４２及び送信回路１４４は、マルチプレクサ１４０を介して、超音波内視鏡１１の各超音波振動子と電気的に接続する。マルチプレクサ１４０は、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の超音波振動子の中から１つ又は複数を選択し、そのチャンネルを開口させる。

送信回路１４４は、超音波振動子ユニット１１０から超音波を送信させるために、マルチプレクサ１４０により選択された超音波振動子に対して超音波送信用の駆動信号を供給する回路である。送信回路１４４は、選択された超音波振動子に対し、複数個のパルス状の駆動信号を順次供給することで、この超音波振動子から超音波を送信させる。

送信回路１４４は、システム制御部１５２によって設定される送信用パラメータにしたがって駆動信号を生成する。この送信用パラメータは、具体的には、超音波振動子に供給する駆動信号の数、各駆動信号の供給時間、及び各駆動信号の振幅等である。

受信回路１４２は、超音波（エコー）を受信した超音波振動子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。また、受信回路１４２は、システム制御部１５２から送られてくる制御信号に従って、超音波振動子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画像処理部１４８に出力する。

画像処理部１４８は、Ａ／Ｄコンバータ１４６から出力されたデジタルの受信信号に基づいて、超音波画像を生成する。画像処理部１４８によって生成された超音波画像はシネメモリ１５６に記憶される。画像処理部１４８は、操作卓１２によって超音波画像の読み出し操作がなされると、シネメモリ１５６から指定された超音波画像を読みだしてＤＳＣ１５４に転送する。

ＤＳＣ１５４は、画像処理部１４８が生成した超音波画像（シネメモリ１５６から読み出した画像を含む）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１３に出力する。

システム制御部１５２は、プログラムを実行して処理を行う各種のプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。

本明細書における各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

システム制御部１５２は、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。

システム制御部１５２は、プロセッサ装置１４の各部を制御するものであり、受信回路１４２、送信回路１４４、Ａ／Ｄコンバータ１４６、及び画像処理部１４８と接続されて、これらの機器を制御する。システム制御部１５２は、操作卓１２と接続しており、被検体の検査時には、操作卓１２にて入力された検査情報及び制御パラメータに従ってプロセッサ装置１４各部を制御する。これにより、術者によって指定された超音波画像生成モードに応じた超音波画像が取得されるようになる。

システム制御部１５２は、コネクタ１５と超音波内視鏡１１に設けられた図示省略の信号線とを介して、超音波内視鏡１１の記憶媒体１１１にアクセス可能に構成される。システム制御部１５２は、上述した送信用パラメータのうち、少なくとも複数個の駆動信号の各々の供給時間については、超音波内視鏡１１の記憶媒体１１１から取得した駆動パラメータに基づいて設定する。

システム制御部１５２は、上述したパラメータのうち、駆動信号の数と各駆動信号の振幅については、例えば、超音波内視鏡１１の種類を識別し、その種類に応じて予め定められている値（ＲＯＭ等に予め記憶されている値）に設定する。超音波内視鏡１１の種類を示す識別情報は、例えば記憶媒体１１１に記憶される。

次に、記憶媒体１１１に記憶されている駆動パラメータの詳細について説明する。この説明の前に、送信回路１４４から超音波振動子に供給される駆動信号のパターンと、そのパターンの駆動信号によって超音波振動子から送信される超音波波形との関係について説明する。

図２は、超音波振動子の駆動信号波形と超音波振動子から送信される超音波波形の一例を示す模式図である。図２の例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に超音波振動子に負のパルスが供給され、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に超音波振動子に正のパルスが供給され、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に超音波振動子に負のパルスが供給される。正のパルスは、基準電圧（例えば０Ｖ）から所定の振幅値だけ立ち上り、その後に基準電圧に戻る駆動信号をいう。負のパルスは、基準電圧から所定の振幅値だけ立ち下がり、その後に基準電圧に戻る駆動信号をいう。図２に示した３つのパルスの各々の幅（各パルスの供給時間）は、同じ値（一例として５０ｎｓ（ナノ秒））となっている。

図２に示した３つのパルスが超音波振動子に供給されると、パルスが供給されている期間（時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間）においては、超音波波形の周期（音波が立ち上がって（立ち下がって）から元に戻るまでの時間）は各パルスの供給時間と同じになる。

超音波振動子は、パルスの供給が停止された後（時刻ｔ４以降の期間）でも、少しの間は振動する。そのため、パルスの供給が停止された後においても、超音波振動子からは超音波が送信される。パルスの供給が停止された後の期間における超音波波形の周期は、図２に示すように、パルスが供給されている期間と比べると長くなる。

このように、生体組織に対しては、パルスが供給されている期間とパルスの供給停止後の期間とを合わせた合計期間に生じた超音波が送信される。そのため、超音波画像の品質を高めるには、この合計期間における超音波の周波数帯域を最適化する必要がある。

具体的には、超音波画像生成モードがＢモードであれば、この合計期間における超音波の周波数帯域をできるだけ広くすることが好ましい。また、超音波画像生成モードがＴＨＩモードであれば、この合計期間における超音波の周波数帯域をできるだけ狭くすることが好ましい。

なお、この合計期間に発生する超音波の周波数帯域は、この超音波をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理して得られる周波数と音響強度の関係を示す図３に例示したグラフにおいて、最大の音響強度Ｐ１から所定値（一例として３ｄＢ（デシベル））低い音響強度Ｐ２に対応する周波数の最低値Ｆ１と最高値Ｆ２の差で定義される。

図４は、超音波振動子の駆動信号波形と超音波振動子から送信される超音波波形の変形例を示す模式図である。図４の例では、図２に示す駆動信号波形と比較すると、超音波振動子に供給される１つ目のパルスの供給時間が５２ｎｓに変更され、超音波振動子に供給される３つ目のパルスの供給時間が４８ｎｓに変更されている。このように、３つのパルスの真ん中のパルスの供給時間を基準とし、最初のパルスの供給時間を基準より長くし、最後のパルスの供給時間を基準より短くすることで、図２の例と比べると、上記の合計期間に発生する超音波の周波数帯域を狭くすることができる。

なお、図２の駆動信号波形において、３つのパルスの真ん中のパルスの供給時間を基準とし、最初のパルスの供給時間を基準より短くし、最後のパルスの供給時間を基準より長くすると、上記の合計期間に発生する超音波の周波数帯域を、図２の例よりも広くすることができる。

このように、超音波振動子に続けて供給する複数の駆動信号の各々の供給時間を調整することにより、超音波の周波数帯域を最適化することができる。ただし、同じ種類の超音波内視鏡１１であっても、個体差によって超音波の送信特性にはばらつきが生じ得る。そのため、同じ種類の超音波内視鏡１１であっても、超音波振動子に供給する複数の駆動信号の各々の供給時間の組み合わせを、個体毎に決めておくことが好ましい。

本実施形態の超音波内視鏡システム１００における超音波内視鏡１１は、予め決められた条件にしたがった３個の駆動信号の各々の供給時間の組み合わせのうち、超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる組み合わせにおける上記３個の駆動信号の供給時間を示す広帯域化情報（第一駆動パラメータ）と、上記条件にしたがった３個の駆動信号の各々の供給時間の組み合わせのうち、超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる組み合わせにおける上記３個の駆動信号の供給時間を示す狭帯域化情報（第二駆動パラメータ）と、が製造時に求められて、上述の駆動パラメータとして記憶媒体１１１に記憶されている。

上記の条件は、次の（ａ）から（ｄ）を満たしていることをいう。
（ａ）３つの駆動信号のうち２番目に供給される駆動信号の供給時間（基準時間という）は固定とする
（ｂ）３つの駆動信号の供給時間の平均値は上記の基準時間とする
（ｃ）各駆動信号の供給時間と基準時間との差は上記の基準時間の１０％を上限とする
（ｄ）各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングは、超音波内視鏡１１の種類に応じて決められている共通の値とする

なお、駆動信号が３つの場合を例に説明しているが、駆動信号が４個以上ある駆動信号波形を用いて超音波振動子を駆動する場合であれば、（ａ）から（ｃ）の条件は次の（ａ＋）から（ｃ＋）に読み替えればよい。

（ａ＋）複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間（基準時間という）は固定とする
（ｂ＋）複数個の駆動信号の供給時間の平均値は上記の基準時間とする
（ｃ＋）各駆動信号の供給時間と基準時間との差は上記の基準時間の１０％を上限とする

広帯域化情報と狭帯域化情報は、それぞれ、３つの駆動信号の供給時間（図４の例であれば、１パルス目：５２ｎｓ、２パルス目：５０ｎｓ、３パルス目：４８ｎｓといった情報）そのものである。しかし、供給時間そのものに限らず、広帯域化情報と狭帯域化情報は、それぞれ、３つの駆動信号の供給時間の比（真ん中のパルスの供給時間を１とした場合の比）であってもよい。また、広帯域化情報と狭帯域化情報は、それぞれ、３つの駆動信号の供給時間の基準時間（真ん中のパルスの供給時間）との差（図４の例であれば、１パルス目：＋２ｎｓ、２パルス目：±０ｎｓ、３パルス目：－２ｎｓといった情報）であってもよい。

広帯域化情報と狭帯域化情報は、次のようにして求められる。

製造された超音波内視鏡１１を準備し、超音波振動子ユニット１１０をファントムと呼ばれる模擬人体軟組織に対面配置する。そして、上記の条件にしたがって、３つの駆動信号の各々の供給時間の組み合わせを下記のパターンＡからパターンＥで変化させ、この各パターンの３つの駆動信号を超音波振動子ユニット１１０の超音波振動子に連続して供給して超音波を発生させる。超音波の送信後、ファントムからの反射波の受信信号を画像処理部１４８でＦＦＴ処理する。

（パターンＡ）
１パルス目の供給時間：５０ｎｓ
２パルス目の供給時間：５０ｎｓ
３パルス目の供給時間：５０ｎｓ
（パターンＢ）
１パルス目の供給時間：４９ｎｓ
２パルス目の供給時間：５０ｎｓ
３パルス目の供給時間：５１ｎｓ
（パターンＣ）
１パルス目の供給時間：４８ｎｓ
２パルス目の供給時間：５０ｎｓ
３パルス目の供給時間：５２ｎｓ
（パターンＤ）
１パルス目の供給時間：５１ｎｓ
２パルス目の供給時間：５０ｎｓ
３パルス目の供給時間：４９ｎｓ
（パターンＥ）
１パルス目の供給時間：５２ｎｓ
２パルス目の供給時間：５０ｎｓ
３パルス目の供給時間：４８ｎｓ

なお、超音波のＦＦＴ処理結果における中心周波数（音響強度が最大となるときの周波数）とその中心周波数における音響強度とが大きく変わらないようにするため、各パターンにおける各供給時間と基準時間（２パルス目の供給時間）との差は、この基準時間の１０％を上限とする（上記の（ｃ）を満たす）。

そして、この５つのパターンのうち、周波数帯域が最大となるＦＦＴ処理結果の得られたパターンの各供給時間を広帯域化情報として超音波内視鏡１１の記憶媒体１１１に記憶する。また、この５つのパターンのうち、周波数帯域が最小となるＦＦＴ処理結果の得られたパターンの各供給時間を狭帯域化情報として超音波内視鏡１１の記憶媒体１１１に記憶する。

以上の処理を、超音波内視鏡１１の個体毎に行うことで、超音波内視鏡１１の記憶媒体１１１には、その超音波内視鏡１１の個体において最適な周波数帯域を得ることのできる狭帯域化情報と広帯域化情報が記憶されることになる。

なお、ここでは、超音波内視鏡１１の出力信号（反射波の受信信号）をＦＦＴ処理しているが、超音波振動子から送信される超音波を受信する専用の装置を準備しておき、この装置にて受信した超音波をコンピュータにてＦＦＴ処理してもよい。

図１に示すシステム制御部１５２は、超音波内視鏡１１がプロセッサ装置１４に接続されると、駆動パラメータ（広帯域化情報と狭帯域化情報）と、超音波内視鏡１１の種類を示す識別情報と、を記憶媒体１１１から取得する。そして、システム制御部１５２は、取得した識別情報に基づいて、送信用パラメータにおける駆動信号の数と各駆動信号の振幅等を設定する。また、システム制御部１５２は、取得した駆動パラメータに基づいて、送信用パラメータにおける各駆動信号の供給時間を設定する。

システム制御部１５２は、この供給時間の設定にあたり、設定中の超音波画像生成モードを参照し、超音波画像生成モードがＢモードであれば、取得した駆動パラメータのうちの広帯域化情報に基づいて、各駆動信号の供給時間を設定する。また、システム制御部１５２は、超音波画像生成モードがＴＨＩモードであれば、取得した駆動パラメータのうちの狭帯域化情報に基づいて、各駆動信号の供給時間を設定する。

そして、超音波画像の生成開始指示がなされると、システム制御部１５４は、設定した送信パラメータに基づいて送信回路１４４に駆動信号を生成させて超音波振動子に供給させ、超音波の送信が開始される。システム制御部１５２によって駆動部が構成される。

システム制御部１５２が行う以上の処理は、プログラムをプロセッサが実行することでなされる。

以上のように、超音波内視鏡システム１００によれば、超音波内視鏡１１の記憶媒体１１１に記憶されている駆動パラメータに基づいてその超音波内視鏡１１の超音波振動子が駆動される。このため、超音波内視鏡１１の個体差によらずに、その超音波内視鏡１１にとって最も狭帯域又は広帯域の周波数特性が得られる超音波を送信させることができる。

また、記憶媒体１１１に記憶される駆動パラメータは、３個の駆動信号の供給時間そのものである。このため、システム制御部１５２は、送信用パラメータの設定時に、この供給時間をそのまま利用することができ、処理を簡素化することができる。

なお、駆動パラメータが、３個の駆動信号の供給時間の比である場合、又は、３個の駆動信号の各々における供給時間と基準時間との差である場合には、例えば、システム制御部１５２のＲＯＭに、基準時間（図４の例であれば５０ｎｓ）の情報を、超音波内視鏡１１の識別情報に対応付けて記憶しておく。そして、システム制御部１５２は、駆動パラメータを取得し、その駆動パラメータと、ＲＯＭに記憶された基準時間の情報とを利用して、各駆動信号の供給時間を設定すればよい。これらのケースでは、ＲＯＭに基準時間を記憶しておく必要があるが、駆動パラメータが供給時間そのものであれば、この基準時間を記憶する必要はなくなり、製造コストを低減することができる。一方、駆動パラメータが上記の比や差である場合には、駆動パラメータの情報量を削減して超音波内視鏡１１のコストを下げることができる。

超音波内視鏡システム１００によれば、超音波画像生成モードに応じて広帯域化情報と狭帯域化情報のいずれかが選択されて、超音波振動子の駆動に用いられる。このように、記憶媒体１１１に、最適な駆動パラメータが超音波画像生成モードに対応して記憶されていることで、多くの超音波画像生成モードにおいて高品質の超音波画像の生成が可能となる。

以上の説明では、超音波内視鏡１１を含む超音波内視鏡システム１００を例にしたが、超音波観察ユニットを構成する超音波プローブを体表面に接触させて生体内部の超音波画像を取得する超音波診断システムにおいても、超音波プローブに記憶媒体１１１を追加することで、超音波プローブの個体差を考慮した駆動が可能になる。この超音波診断システムにおいては、超音波プローブのコネクタと接続されるプロセッサ装置（超音波プローブの制御と超音波画像の生成等を行う装置）が超音波診断装置を構成する。また、超音波プローブは、このプロセッサ装置に着脱可能に構成される。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

（１）
超音波診断装置に着脱可能に構成された超音波観察ユニットであって、
超音波振動子と、
上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体と、を備え、
上記駆動パラメータは、上記超音波診断装置から上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号の各々の供給時間を示す情報である超音波観察ユニット。

（２）
（１）記載の超音波観察ユニットであって、
上記記憶媒体には、上記駆動パラメータの１つとして第一駆動パラメータが記憶されており、
上記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった上記複数個の駆動信号の各々の上記供給時間の組み合わせのうち、上記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる上記組み合わせにおける上記供給時間を示す情報である超音波観察ユニット。

（３）
（１）又は（２）記載の超音波観察ユニットであって、
上記記憶媒体には、上記駆動パラメータの１つとして第二駆動パラメータが記憶されており、
上記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった上記複数個の駆動信号の各々の上記供給時間の組み合わせのうち、上記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる上記組み合わせにおける上記供給時間を示す情報である超音波観察ユニット。

（４）
（１）から（３）のいずれか１つに記載の超音波観察ユニットであって、
上記駆動パラメータは、上記供給時間そのものである超音波観察ユニット。

（５）
（１）から（４）のいずれか１つに記載の超音波観察ユニットであって、
体腔内に挿入して用いられる超音波観察ユニット。

（６）
超音波振動子と、上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体と、を含む超音波観察ユニットが着脱可能に構成された超音波診断装置であって、
上記駆動パラメータは、上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号の各々の供給時間を示す情報であり、
上記記憶媒体から上記駆動パラメータを取得し、上記駆動パラメータに基づいて上記超音波振動子を駆動する駆動部を備える超音波診断装置。

（７）
（６）記載の超音波診断装置であって、
上記記憶媒体には、上記駆動パラメータとして第一駆動パラメータと第二駆動パラメータが記憶されており、
上記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった上記複数個の駆動信号の各々の上記供給時間の組み合わせのうち、上記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる上記組み合わせにおける上記供給時間を示す情報であり、
上記第二駆動パラメータは、上記条件にしたがった上記複数個の駆動信号の各々の上記供給時間の組み合わせのうち、上記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる上記組み合わせにおける上記供給時間を示す情報であり、
上記駆動部は、上記第一駆動パラメータと上記第二駆動パラメータのいずれかを、上記超音波観察ユニットの出力信号から生成される超音波画像の生成モードに基づいて選択し、選択した上記第一駆動パラメータ又は上記第二駆動パラメータに基づいて上記超音波振動子を駆動する超音波診断装置。

（８）
超音波診断装置に着脱可能に構成された、超音波振動子と、上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体とを含む超音波観察ユニット、の上記記憶媒体から上記駆動パラメータを取得し、上記駆動パラメータに基づいて上記超音波振動子を駆動する駆動ステップを備え、
上記駆動パラメータは、上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号波形の各々の供給時間を示す情報である超音波振動子の駆動方法。

（９）
超音波診断装置に着脱可能に構成された、超音波振動子と、上記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体とを含む超音波観察ユニット、の上記記憶媒体から上記駆動パラメータを取得し、上記駆動パラメータに基づいて上記超音波振動子を駆動する駆動ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
上記駆動パラメータは、上記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号波形の各々の供給時間を示す情報である超音波振動子の駆動プログラム。

１００ 超音波内視鏡システム
１１ 超音波内視鏡
１１Ａ 挿入部
１１Ｂ 先端部
１１０ 超音波振動子ユニット
１１１ 記憶媒体
１２ 操作卓
１３ モニタ
１５ コネクタ
１４ プロセッサ装置
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 画像処理部
１５２ システム制御部
１５４ ＤＳＣ
１５６ シネメモリ

Claims (7)

1. 超音波診断装置に着脱可能に構成された超音波観察ユニットであって、
   超音波振動子と、
   前記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体と、を備え、
   前記駆動パラメータは、前記超音波診断装置から前記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号の各々の供給時間を示す情報であり、
   前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、
   前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記条件は、
   前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、
   前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、
   各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、
   各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、超音波観察ユニット。
2. 請求項１記載の超音波観察ユニットであって、
   前記駆動パラメータは、前記供給時間そのものである超音波観察ユニット。
3. 請求項１または２記載の超音波観察ユニットであって、
   体腔内に挿入して用いられる超音波観察ユニット。
4. 超音波振動子と、前記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体と、を含む超音波観察ユニットが着脱可能に構成された超音波診断装置であって、
   前記駆動パラメータは、前記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号の各々の供給時間を示す情報であり、
   前記記憶媒体から前記駆動パラメータを取得し、前記駆動パラメータに基づいて前記超音波振動子を駆動する駆動部を備え、
   前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、
   前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記条件は、
   前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、
   前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、
   各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、
   各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、超音波診断装置。
5. 請求項４記載の超音波診断装置であって、
   前記駆動部は、前記第一駆動パラメータと前記第二駆動パラメータのいずれかを、前記超音波観察ユニットの出力信号から生成される超音波画像の生成モードに基づいて選択し、選択した前記第一駆動パラメータ又は前記第二駆動パラメータに基づいて前記超音波振動子を駆動する超音波診断装置。
6. 超音波診断装置に着脱可能に構成された、超音波振動子と、前記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体とを含む超音波観察ユニット、の前記記憶媒体から前記駆動パラメータを取得し、前記駆動パラメータに基づいて前記超音波振動子を駆動する駆動ステップを備え、
   前記駆動パラメータは、前記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号波形の各々の供給時間を示す情報であり、
   前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、
   前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記条件は、
   前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、
   前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、
   各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、
   各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、超音波振動子の駆動方法。
7. 超音波診断装置に着脱可能に構成された、超音波振動子と、前記超音波振動子の駆動に用いられる駆動パラメータを記憶する記憶媒体とを含む超音波観察ユニット、の前記記憶媒体から前記駆動パラメータを取得し、前記駆動パラメータに基づいて前記超音波振動子を駆動する駆動ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
   前記駆動パラメータは、前記超音波振動子に順次供給される複数個の駆動信号波形の各々の供給時間を示す情報であり、
   前記記憶媒体には、前記駆動パラメータとして第一駆動パラメータおよび第二駆動パラメータが記憶されており、
   前記第一駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最大となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記第二駆動パラメータは、予め決められた条件にしたがった前記複数個の駆動信号の各々の前記供給時間の組み合わせのうち、前記超音波振動子から送信される超音波の周波数帯域が最小となる前記組み合わせにおける前記供給時間を示す情報であり、
   前記条件は、
   前記複数個の駆動信号のうち最後以外に供給されるいずれかの駆動信号の供給時間である基準時間が固定であり、
   前記複数個の駆動信号の供給時間の平均値が前記基準時間であり、
   各駆動信号の供給時間と前記基準時間との差が前記基準時間の１０％を上限とし、
   各駆動信号の振幅、各駆動信号の供給開始タイミングが、前記超音波観察ユニットの種類に応じて決められている共通の値であることを含む、超音波振動子の駆動プログラム。

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