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図面 (5)

目的

超音波診断装置において、ダイナミックフォーカスを可能とすると共に小形化しかつコスト低減を図る。

構成

整相回路4内の各チャンネル毎の遅延回路71〜7nには外部から分圧比が制御可能な分圧器171〜17nをそれぞれ並列に設け、この分圧器171〜17nを介して上記各遅延回路71〜7nの遅延時間の制御信号Ec1〜Ecpをそれぞれの制御端子印加すると共に、その制御信号Ec1〜Ecpは複数個を1グループとした遅延回路ごとに共通のものとしたものである。これにより、制御部12から整相回路4まで向う信号線の数を減少させることができると共に、制御部12を簡単かつ小形化して、超音波診断装置の全体を小形化しかつコスト低減を図ることができる。

概要

背景

超音波診断装置は、探触子により被検体に超音波送受波し、体内からの反射波信号に基づいて被検体内部の情報を得るようになっている。ここで、被検体内部の深さの異なる各部のいずれの場所においても高い分解能の画像が得られるようにするため、体内からの反射波の受信に際し、受波焦点を時間の経過と共に動的に変化させるダイナミックフォーカスが行われる。このとき、上記受波の焦点合わせは、幅の狭い短冊状に形成された振動子素子複数個配列した探触子、あるいは同心円状に配置した複数のリング状振動子素子から成る探触子の上記それぞれの振動子素子からの受波信号を、遅延線を用いて適宜遅延して加算することによって行われる。この回路は一般に整相回路と呼ばれている。そして、受波の焦点位置は上記の各々の遅延線の遅延時間により定まるので、ダイナミックフォーカスは、複数の受波信号に与えるべき遅延時間を体内からの反射波の発生深度に応じて動的に変更することによって実現される。

上記の遅延時間の変更は、遅延線に適切な間隔でタップを設け、これらのタップを電子スイッチを用いて選択切り換えて行う。この場合、上記電子スイッチの切り換え時にノイズが発生して、遅延線を介して受波信号に混入することがあり、診断情報に誤った信号が出現することがあった。そこで、このような現象を改善するために、上記電子スイッチとしてノイズの発生の少ないスイッチを用いればよいが、このような電子スイッチは高価であるので遅延線のそれぞれのタップ毎に多数設けると価格が上昇して経済的でないという欠点があった。

このような事情対処し、遅延時間が電気信号で制御できる遅延線を用いてダイナミックフォーカスを実現することが考えられている。この種の遅延線の一例として、集中定数インダクタキャパシタとを備えて成るオールパス形遅延線における上記キャパシタを、可変容量ダイオードで構成したものがあげられる。このように構成された遅延線は、電気信号により上記可変容量ダイオードの静電容量を変化させることによって、遅延時間が制御できるものである。

図3は上記のような遅延線を用いた遅延回路を備えた従来の超音波診断装置を示すブロック図であり、特開平4-177909号公報に記載されたものである。この超音波診断装置は、電子セクタ走査形とされており、例えば短冊状に形成された複数の振動子素子11,12,…,1nが一列状に配列され超音波を送受波する探触子2と、この探触子2の各振動子素子11〜1nからの受波信号を入力し時間と共に利得を増加させ検診深度に応じて信号強度補正する複数の可変利得増幅器31,32,…,3nと、これら各可変利得増幅器31〜3nからの出力信号に所定の遅延時間を与えて位相を揃え加算して出力する整相回路4と、この整相回路4で整相された信号を検波する検波器5と、この検波器5からの出力信号を画像として表示する表示装置6とを備えて成る。

そして、上記整相回路4は、探触子2の各振動子素子11〜1nで受波するエコー信号チャンネル数の分だけ並列に設けられ各可変利得増幅器31〜3nからの出力信号に所定の遅延時間を与える複数の遅延回路71,72,…,7nと、これらの遅延回路71〜7nの出力側にそれぞれ接続され各遅延回路71〜7nからの出力信号の電圧を定電流信号源に変換する電圧/電流変換回路81,82,…,8nと、nチャンネル入力信号線及びmチャンネルの出力信号線が図示のように交差しその交点にそれぞれアナログスイッチ9,9,…が配設されたクロスポイントスイッチ10と、このクロスポイントスイッチ10の出力信号線に適宜の間隔でmチャンネル分設けたタップがそれぞれ接続されたタップ付LC遅延線11とから成る。なお、上記タップ付LC遅延線11の両端部に接続された抵抗Rは、該タップ付LC遅延線11の特性インピーダンスインピーダンスマッチングをとった終端抵抗である。また、前記可変利得増幅器31〜3nの動作は、制御部12からの制御信号S1で制御されるようになっている。

そして、上記整相回路4内の遅延回路71〜7nとしては、図4に示す回路構成のものが用いられていた。すなわち、図4に示すように、インダクタLと、逆電圧の大きさにより静電容量が変化する可変容量ダイオードVC,VC′とを用い、この可変容量ダイオードVC,VC′の逆電圧の変化により遅延時間が変化する可変遅延線13を構成すると共に、この可変遅延線13の信号源抵抗及び終端抵抗として、定電流で駆動する電界効果トランジスタソースドレイン間の電位制御電圧との差を増幅器でとりその差電圧を上記電界効果トランジスタのゲート負帰還を施し該電界効果トランジスタのソース・ドレイン間の抵抗が上記制御電圧に対応して設定される可変抵抗回路14a,14bを用いて構成されている。

上記可変遅延線13は、インダクタL,Lと、複数個の可変容量ダイオードVC,VC′を一組としたものとをT形の対称回路に接続して成る単位部分を、多数従属接続して構成されている。そして、一方の可変容量ダイオードVCの陰極と、他方の可変容量ダイオードVC′の陰極とが共通接続されると共に、上記一方の可変容量ダイオードVCの陽極はそのまま接地され、他方の可変容量ダイオードVC′の陽極はインダクタL及び抵抗Rを介して接地されている。このため、上記の各可変容量ダイオードVCとVC′には、同じ直流電位印加されることとなる。また、上記2個の可変容量ダイオードVC,VC′の陰極同士を共通接続した箇所には、制御部12からそれぞれ抵抗rを介して逆電圧S3が印加され、この逆電圧S3によって静電容量を変えて遅延時間が制御される。なお、上記の抵抗rは、各組の可変容量ダイオードVC,VC′に制御信号線15を介して信号が流れ、それぞれの可変容量ダイオードVC,VC′の組相互間で干渉するのを防止するために設けたものである。

なお、図4において、符号Rは可変遅延線13の入力端aまたは出力端bをそれぞれ接地するための抵抗を示しており、上記可変遅延線13の信号源抵抗または終端抵抗の一部となるもので、この抵抗Rの接地により各組の可変容量ダイオードVC,VC′の陽極の直流電位は接地レベルと同じにされている。また、符号Cは直流阻止用カップリングコンデンサであり、符号16は入力部に設けられた高周波変圧器である。

概要

超音波診断装置において、ダイナミックフォーカスを可能とすると共に小形化しかつコスト低減を図る。

整相回路4内の各チャンネル毎の遅延回路71〜7nには外部から分圧比が制御可能な分圧器171〜17nをそれぞれ並列に設け、この分圧器171〜17nを介して上記各遅延回路71〜7nの遅延時間の制御信号Ec1〜Ecpをそれぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号Ec1〜Ecpは複数個を1グループとした遅延回路ごとに共通のものとしたものである。これにより、制御部12から整相回路4まで向う信号線の数を減少させることができると共に、制御部12を簡単かつ小形化して、超音波診断装置の全体を小形化しかつコスト低減を図ることができる。

目的

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、ダイナミックフォーカスを可能とすると共に小形化しかつコスト低減を図ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。

効果

実績

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請求項1

複数の振動子素子が配列され超音波送受波する探触子と、この探触子の各振動子素子からの受波信号に所定の遅延時間を与えると共に制御端子印加する電気信号によりその遅延時間を連続的に変化できる遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が揃えられた受波信号を加算して出力する整相回路と、この整相回路で整相加算された信号を検波する検波器と、この検波器からの出力信号を画像として表示する表示装置とを備えて成る超音波診断装置において、上記整相回路内の各チャンネル毎の遅延回路には外部から分圧比が制御可能な分圧器をそれぞれ並列に設け、この分圧器を介して上記各遅延回路の遅延時間の制御信号をそれぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号は複数個を1グループとした遅延回路ごとに共通のものとしたことを特徴とする超音波診断装置。

技術分野

0001

本発明は、制御端子印加する電気信号により遅延時間を連続的に変化できる遅延回路整相回路内の遅延回路として用いダイナミックフォーカスを可能とした超音波診断装置に関する。

背景技術

0002

超音波診断装置は、探触子により被検体に超音波送受波し、体内からの反射波信号に基づいて被検体内部の情報を得るようになっている。ここで、被検体内部の深さの異なる各部のいずれの場所においても高い分解能の画像が得られるようにするため、体内からの反射波の受信に際し、受波焦点を時間の経過と共に動的に変化させるダイナミックフォーカスが行われる。このとき、上記受波の焦点合わせは、幅の狭い短冊状に形成された振動子素子複数個配列した探触子、あるいは同心円状に配置した複数のリング状振動子素子から成る探触子の上記それぞれの振動子素子からの受波信号を、遅延線を用いて適宜遅延して加算することによって行われる。この回路は一般に整相回路と呼ばれている。そして、受波の焦点位置は上記の各々の遅延線の遅延時間により定まるので、ダイナミックフォーカスは、複数の受波信号に与えるべき遅延時間を体内からの反射波の発生深度に応じて動的に変更することによって実現される。

0003

上記の遅延時間の変更は、遅延線に適切な間隔でタップを設け、これらのタップを電子スイッチを用いて選択切り換えて行う。この場合、上記電子スイッチの切り換え時にノイズが発生して、遅延線を介して受波信号に混入することがあり、診断情報に誤った信号が出現することがあった。そこで、このような現象を改善するために、上記電子スイッチとしてノイズの発生の少ないスイッチを用いればよいが、このような電子スイッチは高価であるので遅延線のそれぞれのタップ毎に多数設けると価格が上昇して経済的でないという欠点があった。

0004

このような事情対処し、遅延時間が電気信号で制御できる遅延線を用いてダイナミックフォーカスを実現することが考えられている。この種の遅延線の一例として、集中定数インダクタキャパシタとを備えて成るオールパス形遅延線における上記キャパシタを、可変容量ダイオードで構成したものがあげられる。このように構成された遅延線は、電気信号により上記可変容量ダイオードの静電容量を変化させることによって、遅延時間が制御できるものである。

0005

図3は上記のような遅延線を用いた遅延回路を備えた従来の超音波診断装置を示すブロック図であり、特開平4-177909号公報に記載されたものである。この超音波診断装置は、電子セクタ走査形とされており、例えば短冊状に形成された複数の振動子素子11,12,…,1nが一列状に配列され超音波を送受波する探触子2と、この探触子2の各振動子素子11〜1nからの受波信号を入力し時間と共に利得を増加させ検診深度に応じて信号強度補正する複数の可変利得増幅器31,32,…,3nと、これら各可変利得増幅器31〜3nからの出力信号に所定の遅延時間を与えて位相を揃え加算して出力する整相回路4と、この整相回路4で整相された信号を検波する検波器5と、この検波器5からの出力信号を画像として表示する表示装置6とを備えて成る。

0006

そして、上記整相回路4は、探触子2の各振動子素子11〜1nで受波するエコー信号チャンネル数の分だけ並列に設けられ各可変利得増幅器31〜3nからの出力信号に所定の遅延時間を与える複数の遅延回路71,72,…,7nと、これらの遅延回路71〜7nの出力側にそれぞれ接続され各遅延回路71〜7nからの出力信号の電圧を定電流信号源に変換する電圧/電流変換回路81,82,…,8nと、nチャンネル入力信号線及びmチャンネルの出力信号線が図示のように交差しその交点にそれぞれアナログスイッチ9,9,…が配設されたクロスポイントスイッチ10と、このクロスポイントスイッチ10の出力信号線に適宜の間隔でmチャンネル分設けたタップがそれぞれ接続されたタップ付LC遅延線11とから成る。なお、上記タップ付LC遅延線11の両端部に接続された抵抗Rは、該タップ付LC遅延線11の特性インピーダンスインピーダンスマッチングをとった終端抵抗である。また、前記可変利得増幅器31〜3nの動作は、制御部12からの制御信号S1で制御されるようになっている。

0007

そして、上記整相回路4内の遅延回路71〜7nとしては、図4に示す回路構成のものが用いられていた。すなわち、図4に示すように、インダクタLと、逆電圧の大きさにより静電容量が変化する可変容量ダイオードVC,VC′とを用い、この可変容量ダイオードVC,VC′の逆電圧の変化により遅延時間が変化する可変遅延線13を構成すると共に、この可変遅延線13の信号源抵抗及び終端抵抗として、定電流で駆動する電界効果トランジスタソースドレイン間の電位制御電圧との差を増幅器でとりその差電圧を上記電界効果トランジスタのゲート負帰還を施し該電界効果トランジスタのソース・ドレイン間の抵抗が上記制御電圧に対応して設定される可変抵抗回路14a,14bを用いて構成されている。

0008

上記可変遅延線13は、インダクタL,Lと、複数個の可変容量ダイオードVC,VC′を一組としたものとをT形の対称回路に接続して成る単位部分を、多数従属接続して構成されている。そして、一方の可変容量ダイオードVCの陰極と、他方の可変容量ダイオードVC′の陰極とが共通接続されると共に、上記一方の可変容量ダイオードVCの陽極はそのまま接地され、他方の可変容量ダイオードVC′の陽極はインダクタL及び抵抗Rを介して接地されている。このため、上記の各可変容量ダイオードVCとVC′には、同じ直流電位が印加されることとなる。また、上記2個の可変容量ダイオードVC,VC′の陰極同士を共通接続した箇所には、制御部12からそれぞれ抵抗rを介して逆電圧S3が印加され、この逆電圧S3によって静電容量を変えて遅延時間が制御される。なお、上記の抵抗rは、各組の可変容量ダイオードVC,VC′に制御信号線15を介して信号が流れ、それぞれの可変容量ダイオードVC,VC′の組相互間で干渉するのを防止するために設けたものである。

0009

なお、図4において、符号Rは可変遅延線13の入力端aまたは出力端bをそれぞれ接地するための抵抗を示しており、上記可変遅延線13の信号源抵抗または終端抵抗の一部となるもので、この抵抗Rの接地により各組の可変容量ダイオードVC,VC′の陽極の直流電位は接地レベルと同じにされている。また、符号Cは直流阻止用カップリングコンデンサであり、符号16は入力部に設けられた高周波変圧器である。

発明が解決しようとする課題

0010

しかし、このような従来の超音波診断装置における整相回路4でダイナミックフォーカスを実現するためには、該整相回路4内の各々の遅延回路71〜7nに対し遅延時間及び特性インピーダンスの制御信号を供給するために、探触子1からの受信信号のチャンネル数と同数あるいは2倍の数の制御信号が必要となるものであった。そして、これらの制御信号は超音波の反射波を受信中にリアルタイムで変化するアナログ信号であるので、図3に示すnチャンネルの遅延回路71〜7nを有する超音波診断装置においては、制御部12から制御信号S3を供給する信号線としてn本あるいは2n本という多数のものを必要とするものであった。従って、上記制御部12から整相回路4までの配線が複雑となると共に、上記制御信号を発生する制御部12も複雑かつ大形化するものであった。このことから、超音波診断装置が全体として大形化かつ高価となるものであった。

0011

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、ダイナミックフォーカスを可能とすると共に小形化しかつコスト低減を図ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

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、複数の振動子素子が配列され超音波を送受波する探触子と、この探触子の各振動子素子からの受波信号に所定の遅延時間を与えると共に制御端子に印加する電気信号によりその遅延時間を連続的に変化できる遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が揃えられた受波信号を加算して出力する整相回路と、この整相回路で整相加算された信号を検波する検波器と、この検波器からの出力信号を画像として表示する表示装置とを備えて成る超音波診断装置において、上記整相回路内の各チャンネル毎の遅延回路には外部から分圧比が制御可能な分圧器をそれぞれ並列に設け、この分圧器を介して上記各遅延回路の遅延時間の制御信号をそれぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号は複数個を1グループとした遅延回路ごとに共通のものとしたものである。

0013

このように構成された超音波診断装置は、整相回路内の各チャンネル毎の遅延回路にそれぞれ並列に設けられ外部から分圧比が制御可能な分圧器を介して、上記各遅延回路の遅延時間の制御信号をそれぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号は複数個を1グループとした遅延回路ごとに共通のものとしたことにより、制御部から上記整相回路まで向う信号線の数を減少させることができる。これにより、制御部から整相回路までの配線を少なくすると共に、制御部を簡単かつ小形化して、超音波診断装置の全体を小形化することができる。

0014

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による超音波診断装置の実施例を示す全体構成のブロック図である。この超音波診断装置は、被検体内からの反射波の受信に際し受波の焦点を時間の経過と共に動的に変化させるダイナミックフォーカスを可能とするもので、例えば電子セクタ走査型とされており、図1に示すように、探触子2と、可変利得増幅器31,32,…,3nと、整相回路4と、検波器5と、表示装置6とを備えて成る。

0015

上記探触子2は、被検体内に超音波を送受波するもので、例えば短冊状に形成された複数の振動子素子11,12,…,1nが一列状に配置されている。可変利得増幅器31〜3nは、上記探触子2の各振動子素子11〜1nからの受波信号を入力し時間と共に利得を増加させ検診深度に応じて信号強度を補正するものである。

0016

整相回路4は、上記各可変利得増幅器31〜3nからの出力信号に所定の遅延時間を与えて位相を揃え加算して出力するもので、探触子2の各振動子素子11〜1nで受波するエコー信号のチャンネル数の分だけ並列に設けられ各可変利得増幅器31〜3nからの出力信号に所定の遅延時間を与える複数の遅延回路71,72,…,7nと、これらの遅延回路71〜7nの出力側にそれぞれ接続され各遅延回路71〜7nからの出力信号の電圧を定電流信号源に変換する電圧/電流変換回路81,82,…,8nとnチャンネルの入力信号線及びmチャンネルの出力信号線が図示のように交差しその交点にそれぞれアナログスイッチ9,9,…が配設されたクロスポイントスイッチ10と、このクロスポイントスイッチ10の出力信号線に適宜の間隔でmチャンネル分設けたタップがそれぞれ接続されたタップ付LC遅延線11とから成る。なお、上記遅延回路71〜7nは、図4に示す従来例のものと同様の回路構成とされ、その制御端子に入力する電気信号により遅延時間が連続的に変えられるようになっている。また、上記タップ付LC遅延線11の両端部に接続された抵抗Rは、該タップ付LC遅延線11の特性インピーダンスとインピーダンスマッチングをとった終端抵抗である。さらに、前記可変利得増幅器31〜3nの動作は、制御部12からの制御信号S1で制御されるようになっている。

0017

検波器5は、上記整相回路4で整相加算された信号を検波するものである。そして、表示装置6は、上記検波器5からの出力信号を入力して画像として表示するもので、例えばテレビモニタから成る。

0018

ここで、本発明においては、上記整相回路4内の各チャンネル毎の遅延回路71〜7nには外部から分圧比が制御可能な分圧器171,172,…,17nをそれぞれ並列に設け、この分圧器171〜17nを介して上記各遅延回路71〜7nの遅延時間の制御信号をそれぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号は複数個を1グループとした遅延回路ごとに共通のものとされている。上記分圧器171〜17nは、図2に示すように、制御部12から供給される制御信号Ec1,Ec2,…を分圧するために複数個の抵抗rを直列に接続した回路に、同じく制御部12から供給される制御信号Ec0により切換動作するアナログスイッチSW0,SW1,…,SWnを接続して構成されている。そして、制御信号Ec0によりアナログスイッチSW0〜SWnを適宜切り換え、制御部12からの例えば制御信号Ec1を分圧器171で分圧した制御信号Ec1′を遅延回路71の制御端子へ印加するようになっている。このような構成により、上記制御信号Ec1の初期値と分圧器171の分圧比とにより、遅延回路71の制御電圧の初期値が与えられ、ある時間後の上記遅延回路71の制御電圧は、その制御電圧の増分と上記制御信号Ec1の初期値及び分圧比とにより与えられる。

0019

上記のように各遅延回路71〜7nに対し分圧器171〜17nをそれぞれ並列に設けたことにより、例えば第一の遅延回路71と第一の分圧器171とで第1チャンネルの遅延回路を構成し、第二の遅延回路72と第二の分圧器172とで第2チャンネルの遅延回路を構成し、…、第nの遅延回路7nと第nの分圧器17nとで第nチャンネルの遅延回路を構成している。そして、例えば、第一の遅延回路71及び第一の分圧器171と、第二の遅延回路72及び第二の分圧器172と、第三の遅延回路73及び第三の分圧器173と、第四の遅延回路74及び第四の分圧器174との4チャンネル分を1グループとして、図1に示す制御部12から共通の制御信号Ec1を印加して遅延時間を制御し、第五の遅延回路75及び第五の分圧器175と、第六の遅延回路76及び第六の分圧器176と、第七の遅延回路77及び第七の分圧器177と、第八の遅延回路78及び第八の分圧器178との4チャンネル分を1グループとして、同じく制御部12から共通の制御信号Ec2を印加して遅延時間を制御する。以下、同様に例えば4チャンネル分ずつを1グループとして制御部12から共通の制御信号Ec1,Ec2,…,Ecpを印加するようになっている。

0020

このように、例えば4チャンネル分の遅延回路を1グループとして制御部12から共通の一つの制御信号をそれぞれの分圧器へ供給するようになっているので、上記制御部12から各遅延回路71〜7nに向う信号線の数は、図1に示す実施例においては1/4に減少することとなる。

発明の効果

0021

本発明は以上のように構成されたので、整相回路内の各チャンネル毎の遅延回路にそれぞれ並列に設けられ外部から分圧比が制御可能な分圧器を介して、上記各遅延回路の遅延時間の制御信号をそれぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号は複数個を1グループとした遅延回路ごとに共通のものとしたことにより、制御部から上記整相回路まで向う信号線の数を減少させることができる。これにより、制御部から整相回路までの配線を少なくすると共に、制御部を簡単かつ小形化して、超音波診断装置の全体を小形化すると共に、コスト低下を図ることができる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明による超音波診断装置の実施例を示す全体構成のブロック図である。
図21チャンネル分の遅延回路及び分圧器の組み合わせを示す説明図である。
図3従来の超音波診断装置を示すブロック図である。
図4本発明及び従来例における整相回路内の遅延回路の内部構成を示す回路図である。

--

0023

11〜1n…振動子素子
2…探触子素子
31〜3n…可変利得増幅器
4…整相回路
5…検波器
6…表示装置
71〜7n…遅延回路
11…タップ付LC遅延線
12…制御部
171〜17n…分圧器
Ec1〜Ecp…制御信号

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