CN100512761C - 超声波诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种重新利用在输出侧电容器中存储的电力，来减小功率消耗量的超声波诊断装置，其具有：振荡器、将脉冲发送到振荡器的发送脉冲发生器、将电力供给发送脉冲发生器的发送用电源和使发送用电源的电压稳定的输出侧电容器(7)，发送用电源包括：输出稳定电压的多个不同模式电源(1A、1B)，配置在不同模式电源和输出侧电容器之间的模式切换开关(6)，发送用电源进一步包括：连接到不同模式电源来供给电力的电力供给用电源(2)、一个电极端子连接到电力供给电源和不同模式电源的连接点及模式切换开关，另一个电极端子接地，比输出侧电容器容量大的电力再生用电容器(4)，模式切换开关代替不同模式电源，可以将电力再生用电容器连接到输出侧电容器上。
Description
技术领域
本发明涉及通过超声波振荡器来进行超声波的发送接收，且用于得到体内的信息的超声波诊断装置，特别是涉及该装置的驱动振荡器(transducer)的电路。
背景技术
使用排列振荡器将超声波发送到体内，并通过接收该反射波来得到体内的二维信息的超声波诊断装置原理已经公知。
使用排列振荡器来进行扇形扫描(sector scanning)的超声波诊断装置的结构为，例如如图4那样。使用图4来说明进行扇形扫描的超声波诊断装置的动作。将产生驱动振荡器8—1～8—8的发送脉冲的发送脉冲发生器9—1～9—8与发送接收超声波的振荡器8—1～8—8连接。发送触发发生器10产生发送脉冲发生器9—1～9—8发生发送脉冲用的触发脉冲，控制器5控制发送触发发生器10和发送用电源11。发送用电源11将决定发送脉冲发生器9—1～9—8发生的发送脉冲的振幅的电压供给发送脉冲发生器9—1～9—8。输出侧电容器7用于使发送用电源11的电压稳定。
接收放大器12—1～12—8适当放大来自接收了超声波的反射波的振荡器8—1～8—8的信号。波束形成器13延迟运算放大后的信号，检波器14检波该信号。扫描转换器(DSC)扫描转换检波出的信号，显示器16显示由该信号形成的图像。
最近的超声波诊断装置中，除了将振幅信息置换为亮度来加以显示的B模式显示之外，还通过一个装置来进行用频谱显示血流信息的多普勒模式和用颜色显示血流信息的彩色流模式等，对每个扫描可进行不同的模式动作。
与重视分辨率的B模式相比，彩色流模式和多普勒模式重视灵敏度。因此，B模式中每一个脉冲的发送波形的波数比彩色流模式或多普勒模式下的发送波形的波数少地进行诊断的情况很多。
另一方面，可以入射到体内的超声波的强度有规定，即使是同一振幅在波数多的情况下每单位时间的功率变大，所以需要将振幅设置的较小。另外，在波数少的B模式中，为了使S/N比提高，需要在规定的允许范围内使振幅变大。
因此，为了相互高速切换B模式、彩色流模式和多普勒模式，需要高速改变发送用电源11的输出电压。但是，在如图4所示的通过一个发送用电源11向所有的发送脉冲发生器9—1～9—8供给的方法中，存在由于供给电力的量多而进行高速切换困难的问题。
为了解决该问题，例如，存在如在专利文献1中所记载的，通过具有多个电源的开关来切换供给的电源来加以使用的方法。
图5A是表示专利文献1记载的超声波诊断装置中从发送用电源至发送脉冲发生器(图中未示)的结构框图，图5B是表示发送用的电压切换的时序图。该超声波诊断装置由供给电力的不同模式电源1A、1B，其构成为，控制不同模式电源1A、1B的电压的控制器5、使不同模式电源1A、1B的电压稳定的电源侧电容器3A、3B，切换不同模式电源1A、1B的模式切换开关18和输出侧电容器7。在发送脉冲产生时在发送脉冲发生器中产生急剧的功率消耗，由于模式切换开关18的内部电阻不是零，所以产生电压降，输出电压降低。输出侧电容器7用作此时的暂时电源。
图5B中的VB是向图5A所示的发送脉冲发生器供给的输出电压VB。SW18表示模式切换开关18的连接状态。Output表示从发送脉冲发生器发送的驱动振荡器的发送脉冲的电压。作为B模式用的Output，在使向振荡器发送的振幅V1的发送波形产生时(时刻t1之前)，将模式切换开关18连接到a侧，而从不同模式电源1A中供给电压VB1。接着，在为进行彩色流模式而产生比振幅V1小的振幅V2的发送波形时(时刻t1之后)，将模式切换开关18连接到b侧，供给不同模式电源1B的输出电压VB2，VB变为与VB2相等。通过重复该动作，用分时进行B模式用的发送和接收与彩色流用的发送和接收。
专利文献1：特开平11—290321号公报
如图5B所示，在通过开关切换多个不同模式电源而供给电力的情况下，在从电压VB1切换为比电压VB1低的电压VB2时，由于舍弃了在输出侧电容器7中存储的功率，所以产生无效的功率消耗，存在消耗功率部增大，发热量变多之类的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决这些问题，重新利用在输出侧电容器上贮存的功率而减小功率消耗量的超声波诊断装置。
本发明的超声波诊断装置，其特征在于包括：多个振荡器，发送接收超声波；发送脉冲发生器，产生向所述振荡器发送超声波用的脉冲；发送用电源，将电力供给所述发送脉冲发生器；输出侧电容器，使所述发送用电源的电压稳定，所述发送用电源包括多个不同模式电源，输出分别对应于多个信号处理模式的电压；电源侧电容器，连接至所述不同模式电源的输出侧，而稳定电压；模式切换开关，配置在所述不同模式电源的输出侧和所述输出侧电容器之间，并切换对所述发送脉冲发生器供给电力的所述不同模式电源；所述发送用电源还具有电力供给用电源，连接到所述不同模式电源的输入侧，并供给电力；电力再生用电容器，其比所述输出侧电容器电容量大，其一个电极端子连接到所述电力供给用电源和所述不同模式电源的输入侧的连接点及所述模式切换开关，另一个电极端子接地；所述模式切换开关能够将所述电力再生用电容器连接到所述输出侧电容器，从而代替将所述不同模式电源的输出侧连接到所述输出侧电容器。通过该结构，可以将充电到输出侧电容器的功率返回到不同模式电源的输入侧，可以减少功率消耗。
另外，还可以为具有多个所述电力再生用电容器，且包括电力再生用开关，该电力再生用开关构成为可取得串联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述不同模式电源串联连接的状态或并联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述模式切换开关串联连接的状态的结构。
另外，还可以为所述模式切换开关在将所述输出侧电容器连接到所述不同模式电源的输出侧时，连接控制所述电力再生用开关，使得串联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述不同模式电源和所述电源侧电容器串联连接的结构。
另外，还可以为所述模式切换开关在将所述输出侧电容器连接到所述多个电力再生用电容器时，连接控制所述电力再生用开关，使得并联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述模式切换开关串联连接的结构。
另外，还可以为将光电继电器用在了所述模式切换开关的结构。根据该结构，通过在开关中使用光电继电器，可以减小开关的内部电阻，可以很小地设置不同模式电源和发送脉冲发生器之间的电容器的电容量，可以减小功率消耗。
另外，还可以为将MEMS(微电子机械系统)继电器用在了所述模式切换开关的结构。根据该结构，通过将基于MEMS的继电器用于开关，可以减小开关的内部电阻，可以很小地设置不同模式电源和发送脉冲发生器之间的电容器的电容量，可以减小功率消耗。
另外，可以为所述发送用电源使用了DC—DC转换器的结构。根据该结构，通过作为可进行升压或降压的不同模式电源使用DC-DC转换器，可以进行高效率的电压转换，可以减小基于电压转换的功率消耗。
发明的效果
本发明的超声波诊断装置，通过在发送脉冲发生器的电力供给中使在B模式和彩色流模式中或多普勒模式的切换时输出侧电容器存储的功率移动到与电压低的电源相连的电力再生用电容器，由此可以进行电力的重新利用，可以减小消耗电力。
附图说明
图1A是构成本发明的第一实施例的超声波诊断装置的发送用电源部的框图；
图1B是表示图1A的超声波诊断装置的在复合模式下的动作的时序图；
图2A是构成本发明的第二实施例中的超声波诊断装置的发送用电源部的框图；
图2B是表示图2A的超声波诊断装置在复合模式下的动作的时序图；
图3A是构成本发明的第二实施例的另一超声波诊断装置的发送用电源部的框图；
图3B是表示图3A的超声波诊断装置在复合模式下的动作的时序图；
图4是现有的扇形扫描型超声波诊断装置的框图；
图5A是构成现有的超声波诊断装置的发送用电源部的框图；
图5B是表示图5A的超声波诊断装置在复合模式下的动作的时序图。
具体实施方式
下面，使用图1来说明本发明的实施例。
(第一实施例)
图1A是表示了本发明的第一实施例的向扇形扫描发送部的发送脉冲发生器9—1～9—8(参考图4)供给电力的发送用电源11(参考图4)的结构的图。发送用电源11具有向发送脉冲发生器9—1～9—8供给电力的不同模式电源1A、1B，将电力供给不同模式电源1A、1B的电力供给用电源2，使不同模式电源1A、1B的电压稳定用的电源侧电容器3A、3B，再生功率用的电力再生用电容器4。不同模式电源1A、1B发生分别对应于超声波诊断装置的信号处理模式(例如B模式、彩色流模式)的电压。而是，设置了连接发送脉冲发生器9—1～9—8与不同模式电源1A、1B和电力供给用电源2的其中之一的模式切换开关6。
另外，控制器5控制不同模式电源1A、1B的电压。输出侧电容器7配置在模式切换开关6的发送脉冲发生器9—1～9—8侧，使给予发送脉冲发生器9—1～9—8的电压稳定。
这里各不同模式电源1A、1B和电力供给用电源2的输出电压VB1、VB2、VB3为VB1>VB2>VB3的关系。在接通超声波诊断装置的电源后，通过控制器5的控制来设置各不同模式电源1A、1B与电力供给用电源2的电压。
接着，使用图1B来说明对B模式扫描和彩色流模式扫描以每一条扫描线这种的细小时分来进行切换的情况下的动作。在该说明中设在B模式时使用不同模式电源1A，在彩色流模式时使用不同模式电源1B。图1B中的VB表示图1A的VB位置的电位，即对发送脉冲发生器9—1～9—8的输出电压(输出侧电容器7的电压)，SW6表示模式切换开关6的连接状态，Output表示从发送脉冲发生器9—1～9—8被发送的驱动振荡器的发送脉冲的电压。
B模式扫描时(时刻t1之前)，将模式切换开关6连接到端子a，将不同模式电源1A和电源侧电容器3A、输出侧电容器7中存储的电力供给发送脉冲发生器9—1～9—8，并从发送脉冲发生器9—1～9—8输出振幅V1的发送脉冲。
输出了B模式用的发送脉冲后(时刻t1)，将模式切换开关6切换到端子c，在输出侧电容器7中贮存的电力经模式切换开关6转移到电力再生用电容器4。电力再生用电容器4的电容量C3和输出侧电容器7的电容量C4是C3>>C4，因此，即使输出侧电容器7的电压大大降低，电力再生用电容器4的电压也几乎不变化。
输出侧电容器7的电压VB降低到电压VB2后(时刻t2)，模式切换开关6切换到端子b。由此，输出侧电容器7的电压VB变为与VB2相等，从发送脉冲发生器产生振幅V2的彩色流模式用的发送脉冲。
这里由于不同模式电源1A、1B包含升压电路，所以可以将输出电压设定的比输入电压高。因此，可以从比VB1、VB2低的电压VB3产生VB1、VB2。从效率方面看，不同模式电源1A、1B中包含的升压电路使用转换方式的DC—DC转换器较好。
在发送脉冲发生器9—1～9—8产生了彩色流用的发送脉冲后(时刻t3)，模式切换开关6再次切换到端子a，而输出侧电容器7被充电，VB的电压变为VB1，发送脉冲发生器9—1～9—8发生B模式用的发送脉冲。
本实施例中，使B模式时贮存的输出侧电容器7的电力转移到与电压低的电力供给用电源2连接的电力再生用电容器4上，并使用升压电路重新用作B模式、彩色流模式用的电力。由此，可以更小抑制模式间切换时的功率消耗。
另外，模式切换开关6若使用光电继电器(photo MOS relay)或使用了MEMS(微电子机械系统)的继电器，则内部电阻小且可进行高速切换。
(第二实施例)
图2A是表示了本发明的第二实施例中的扇形扫描的发送部的发送电源11(参考图4)的框图。本实施例与第一实施例(参考图1)相比较，将电力再生用电容器4替换为两个电力再生用电容器4A、4B，并追加连接模式切换开关6、不同模式电源1C、1D和电力供给用电源2的电力再生用开关17A、17B、17C。另外，不同模式电源1C、1D使用降压式电源，而不是升压式电源。图2A的VB4表示电力再生用开关17A和电力再生用电容器4B之间的电压。
图2B是表示发送脉冲的发生和电力再生用开关17A、17B、17C的切换定时的时序图。SW6、SW17A、SW17B、SW17C分别表示模式切换开关6、电力再生用开关17A、17B、17C的连接状态。
在B模式扫描时(时刻t1之前)，将模式切换开关6连接到端子a，使电力再生用开关17A为ON状态，电力再生用开关17B连接到端子b，电力再生用开关17C为OFF状态。因此，串联连接的电力再生用电容器4A、4B相对不同模式电源1C串联连接，VB4成为电容器的端子间电压和的电压，而输入到不同模式电源1C、1D中。
接着，在输出了B模式用的发送脉冲(时刻t1)后，将模式切换开关6切换到端子c(电力再生用端子)，使电力再生用开关17A为OFF状态，将电力再生用开关17B切换到端子a，使开关17C为ON状态。因此，并联连接的两个电力再生用电容器4A、4B相对模式切换开关6串联连接，施加于电力再生用电容器4A、4B的电压VB4比输出侧电容器7的电压VB低，输出侧电容器7的电荷向电力再生用电容器4A、4B移动，输出侧电容器7的电压降低至VB2。
接着，当输出侧电容器7的电压降低至VB2(时刻t2)，则模式切换开关6切换到端子b，使电力再生用开关17A为ON状态，电力再生用开关17B切换到端子b，使电力再生用开关17C为OFF状态。这时，串联连接的电力再生用电容器4A、4B相对不同模式电源1D串联连接，而向不同模式电源施加比VB2高的电压。另外，将输出电压VB2的不同模式电源1D与输出侧电容器7相连，并将电压VB2的电力供给发送脉冲发生器9—1～9—8。
时刻t3中，模式切换开关6连接到端子a，VB的电压上升至电压VB1。
如上所述，本实施例中的超声波诊断装置具有输出侧电容器7和电力再生用电容器4A、4B，并通过模式切换开关6、17A、17B、17C来切换连接，由此可以设置输出侧电容器7的电压，同时，将输出侧电容器7放电的电力返回到不同模式电源1C、1D。因此，超声波诊断装置可以抑制消耗功率。
另外，本实施例中，电力再生用电容器示出了两个的情况，但是也可以是三个以上。
另外，如图3A所示，还可以为将不同模式电源1C、1D直接连接到电力供给用电源2上，并具有两个电力再生用电容器4C、4D和三个电力再生用开关17D、17E、17F的结构。电力再生用开关17D连接电力再生用电容器4C、4D和不同模式电源1C、1D，电力再生用开关17E进行是否将电力再生用电容器4C的一个端子接地的转换。电力再生用开关17F将电力再生用电容器4D连接到电力再生用电容器4C的其中一个端子上。
图3B是表示发送脉冲的发生和电力再生用开关17D、17E、17F的切换定时的时序图，相对于图2B的时序图，将SW17A、17B、17C替换为SW(开关)17D、17E、17F。
该结构中也可降低消耗功率。
产业上的可用性
本发明通过具有多个信号处理模式，重新利用在输出侧电容器中存储的功率，以便作为消耗功率小，发热量少的超声波诊断装置。
Claims (7)
1、一种超声波诊断装置，其特征在于包括：多个振荡器，发送接收超声波；发送脉冲发生器，产生向所述振荡器发送超声波用的脉冲；发送用电源，将电力供给所述发送脉冲发生器；输出侧电容器，使所述发送用电源的电压稳定，
所述发送用电源包括，多个不同模式电源，输出分别对应多个信号处理模式的电压；电源侧电容器，被连接至所述不同模式电源的输出侧，来稳定电压；模式切换开关，配置在所述不同模式电源的输出侧和所述输出侧电容器之间，并切换对所述发送脉冲发生器供给电力的所述不同模式电源；
所述发送用电源还具有电力供给用电源，连接到所述不同模式电源的输入侧，而供给电力；
电力再生用电容器，其比所述输出侧电容器电容量大，其一个电极端子连接到所述电力供给用电源和所述不同模式电源的输入侧的连接点及所述模式切换开关上，另一个电极端子接地；
所述模式切换开关能够将所述电力再生用电容器连接到所述输出侧电容器，从而代替将所述不同模式电源的输出侧连接到所述输出侧电容器。
2、根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于：具有多个所述电力再生用电容器，且包括电力再生用开关，该电力再生用开关构成为可取得串联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述不同模式电源串联连接的状态或并联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述模式切换开关串联连接的状态。
3、根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于：所述模式切换开关在将所述输出侧电容器连接到所述不同模式电源的输出侧时，连接控制所述电力再生用开关，使得串联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述不同模式电源和所述电源侧电容器串联连接。
4、根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于：所述模式切换开关在将所述输出侧电容器连接至所述多个电力再生用电容器时，连接控制所述电力再生用开关，使得并联连接的所述多个电力再生用电容器相对所述模式切换开关串联连接。
5、根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于：将光电继电器用于所述模式切换开关。
6、根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于：将MEMS继电器用于所述模式切换开关。
7、根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于：所述发送用电源使用了DC—DC转换器。
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