JP2001057978A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広帯域の超音波振動子と狭帯域の超音波振動
子とを駆動でき、簡単な構成で実現できる超音波診断装
置を提供する。 【解決手段】 超音波観測装置３内に設けたパルス発生
回路１１はパルス制御部１４から第１の入力パルス、或
いは第１及び第２の入力パルスが印加されることによ
り、ＯＮするＦＥＴ２２ａ，２２ｂを介して各出力側に
トランス２４の１次巻線を構成する第１及び第２の巻線
２４ａ、２４ｂが接続され、第１の入力パルスのみの印
加時は２次巻線を構成する第３の巻線２４ｃに流れるパ
ルス状電流で狭帯域の超音波振動子を駆動し、第１及び
第２の入力パルスの順次印加時には広帯域の超音波振動
子５Ａを駆動する。第１の巻線２４ａにはダンピング抵
抗Ｒ１が接続され、第２の巻線２４ｂにはダンピング抵
抗を接続しないで、第３の巻線２４ｃに発生するパルス
状の駆動電流の波高値を大きく、かつ急峻な波形にし
て、広帯域の超音波振動子５Ａを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主に医療用に用いら
れる超音波診断装置に関し、特に超音波振動子を駆動す
るパルスを発生するパルス発生回路に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は対象物に超音波を当
て、対象物から反射した反射エコーを対象物の断層像と
して画像化し、医療診断を行うものである。従来の超音
波診断装置における狭帯域の超音波振動子駆動用のパル
ス発生回路（パルス発生装置）の一例を図６に示す。こ
の従来例のパルス発生回路３１では入力パルスにより生
成した半波の出力パルスを図示しない超音波プローブ内
の超音波振動子３２に与えるようにしている。

【０００３】具体的には図示しないパルス制御部からの
入力パルスは入力パルス入力端からそれに直列のコンデ
ンサ２１を経て、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略
記）３５のゲートに印加され、このＦＥＴ３５のゲート
は抵抗２３を介してグランドに接続され、このＦＥＴ３
５のドレインはトランス３３の第１の巻線３３ａ及びこ
の第１の巻線３３ａに並列接続された抵抗３４を介して
高圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ３２のソー
スはグランドに接続されている。トランス３５の各巻線
の巻始め側をドットで示している。

【０００４】また、トランス３３の第２の巻線３３ｂに
は超音波振動子３２が接続され、この超音波振動子３２
にはマッチングコイル２０が並列接続されており、第２
の巻線３３ｂから出力される出力パルスを超音波振動子
３２に特定の中心周波数ｆｏとして効率よく伝達できる
インピーダンスのマッチングを行っている。

【０００５】この中心周波数ｆｏが低いほど、深部の断
層像が得られが、分解能は悪くなる。逆に中心周波数ｆ
ｏが高いほど、分解能が良くなるが、深部の断層像が得
られなくなる。そのため診断に応じて中心周波数ｆｏを
変えた複数の超音波プローブが必要であった。

【０００６】ところで、最近では中心周波数ｆｏにピー
クを持たず、周波数帯域の低域から高域までフラットな
特性を持つ広帯域の超音波振動子の開発が進められてい
る。そして、広帯域の超音波振動子を用いて分解能が良
く、しかも深部の断層像が得られる超音波プローブの開
発も進められている。

【０００７】広帯域の超音波振動子を駆動する場合、図
６に示すようなマッチングコイル２０を接続すると周波
数帯域が狭くなってしまう。マッチングコイル２０が無
しで、従来のように半波の出力パルスで駆動すると、出
力パルスが伝達されるケーブルの特性がローパスフィル
タと等価になり、パルスの高周波成分が減衰してしま
う。

【０００８】そのため、図７に示すパルス発生回路４１
では、正負１波の出力パルス（駆動パルス）で広帯域の
超音波振動子４２を駆動するようにしている。このパル
ス発生回路４１では図示しないパルス制御部からの第１
の入力パルスは第１の入力パルス入力端からそれに直列
のコンデンサ２１ａを経て、電界効果型トランジスタ
（ＦＥＴと略記）２２ａのゲートに印加され、このＦＥ
Ｔ２２ａのゲートは抵抗２３ａを介してグランドに接続
され、このＦＥＴ２２ａのドレインはパルストランス２
４の第１の巻線２４ａ及びこの第１の巻線２４ａに並列
接続された抵抗Ｒａを介して高圧の電源端＋ＨＶに接続
され、このＦＥＴ２２ａのソースはグランドに接続され
ている。

【０００９】また、第２の入力パルスは第２の入力パル
ス入力端からそれに直列のコンデンサ２１ｂを経て、電
界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略記）２２ｂのゲート
に印加され、このＦＥＴ２２ｂのゲートは抵抗２３ｂを
介してグランドに接続され、このＦＥＴ２２ｂのドレイ
ンはパルストランス２４の第２の巻線２４ｂ及びこの第
２の巻線２４ｂに並列接続された抵抗Ｒｂを介して高圧
の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ５ｂのソースは
グランドに接続されている。また、パルストランス２４
の第３の巻線２４ｃには広帯域の超音波振動子４２が接
続されている。

【００１０】また、パルストランス２４における第１の
巻線２４ａと第２の巻線２４ｂとはＦＥＴ２２ａ及び２
２ｂに接続される端部が逆にしてあり、第１の入力パル
スでＦＥＴ２２ａがＯＮして第１の巻線２４ａに流れる
電流の向きと、第１の入力パルス後に印加される第２の
入力パルスでＦＥＴ２２ｂがＯＮして第２の巻線２４ｂ
に流れる電流の向きとが逆位相となり、これらの逆位相
の電流により、第３の巻線２４ｃから図７に示す波形の
１波の出力パルスが出力される。また、この従来例では
抵抗ＲａとＲｂとが同じ抵抗値に設定されている。

【００１１】図７に示すパルス発生回路４１により正負
１波の出力パルスで広帯域の超音波振動子４２を駆動す
ると、低域周波数成分でのパワーが若干落ちるが、ケー
ブルによる減衰が見込まれる高域周波数成分でのパワー
を大きくすることができる利点がある。一般に、出力パ
ルスの立ち上がりが急峻なほど高周波成分を多く持つの
で、広帯域の超音波振動子４２を駆動するためには立ち
上がりの早いパルス発生手段が必要である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】広帯域の超音波振動子
４２を採用して、分解能が良いエコー信号を得るために
は、高電圧の駆動パルスが必要であり、また早い立ち上
がりパルスを発生することが必要になるが、従来例では
この点が十分でなかった。

【００１３】また、広帯域の超音波振動子４２を駆動す
るパルス発生回路４１の他に、従来の中心周波数ｆｏに
ピークを持つマッチングコイ付の超音波振動子３２を半
波の駆動パルスを印加できる機能を備えたパルス発生回
路を実現することが望ましいが、この機能を更に設けた
場合にはパルス発生回路が大規模になってしまうという
問題がある。

【００１４】（発明の目的）本発明は上述した点に鑑み
てなされたもので、広帯域の超音波振動子を駆動するの
に適した急峻な波形で、しかも狭帯域の超音波振動子も
駆動でき、簡単な構成で実現できるパルス発生回路を備
えた超音波診断装置を提供することを第１の目的とす
る。

【００１５】また、広帯域の超音波振動子を駆動するの
に適した急峻な波形で、しかも従来の超音波振動子も駆
動でき、簡単な構成で実現できるパルス発生回路を提供
することを第２の目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、超音波振動子を駆動するためにトランスの
１次巻線にパルス状電流を流して、２次巻線に発生した
パルス状電流を超音波振動子に印加するパルス発生回路
を備えた超音波診断装置において、前記１次巻線を第１
及び第２の巻線で構成して、第１の巻線のみに第１のパ
ルス状電流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を
超音波振動子に印加可能にすると共に、第１の巻線に第
１のパルス状電流を流し、この第１のパルス状電流に遅
れて第２の巻線に第２のパルス状電流を流し、該第２の
パルス状電流により２次巻線には第１のパルス状電流を
流した場合とは逆極性のパルス状電流を発生可能にし、
かつ第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を
第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小
さくする事により、第１の巻線のみに第１のパルス状電
流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振
動子に印加にすることにより、この２次巻線に発生した
半波のパルス状電流で狭帯域の超音波振動子を駆動でき
ると共に、第１及び第２の巻線に第１及び第２のパルス
状電流を流して２次巻線に発生した逆極性の２つのパル
ス状電流により形成される１波のパルス状電流を広帯域
の超音波振動子に印加してそれを駆動することもできる
ようにすると共に、第１の巻線と並列接続されたダンピ
ング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピング
抵抗の値より小さくして、２次巻線に発生するパルス状
電流を高い波高値をもつ急峻な波形にできるようにし
た。

【００１７】また、前記超音波診断装置に接続される超
音波プローブに具備されたパルス設定手段と、該パルス
設定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び前記第２
のパルス状電流の発生を制御するパルス制御手段を具備
することにより、超音波プローブ内に具備されたパルス
設定手段に応じて、超音波診断装置内に具備されたパル
ス制御手段が、第１の巻線と第２巻線にパルス状電流を
流す制御を行うことにより第３の巻線から正負１波パル
スが出力され、広帯域の超音波振動子を駆動することが
できる。また、パルス制御手段がパルス設定手段に応じ
て、第１の巻線のみにパルス状電流を流す制御を行うこ
とによりすると、狭帯域の超音波振動子を駆動すること
ができる。

【００１８】また、超音波振動子を駆動する駆動パルス
を発生するパルス発生回路において、第１のパルス状電
流が入力される第１の巻線と、第１の巻線とは逆向きに
第１のパルス状電流より遅れて第２のパルス状電流が入
力可能な第２の巻線と、第１の巻線のみ、或いは第１及
び第２の巻線によって第３のパルス状電流が出力される
第３の巻線を有するトランスを具備し、第１の巻線と並
列接続されたダンピング抵抗の値が第２の巻線に並列接
続されたダンピング抵抗の値より小さくしたことによ
り、第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次
巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加にす
ることにより、この２次巻線に発生した半波のパルス状
電流で狭帯域の超音波振動子を駆動できると共に、第１
及び第２の巻線に第１及び第２のパルス状電流を流して
２次巻線に発生した逆極性の２つのパルス状電流により
形成される１波のパルス状電流を広帯域の超音波振動子
に印加してそれを駆動することもできるようにすると共
に、第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を
第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小
さくして、２次巻線に発生するパルス状電流を高い波高
値をもつ急峻な波形にできるようにした。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図４は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の超音波診
断装置の全体構成を示し、図２は図１におけるパルス発
生回路等の主要部の構成を示し、図３は動作説明図を示
し、図４は図３のＴ字等価回路を示す。

【００２０】図１に示す本発明の第１の実施の形態の超
音波診断装置１は第１の超音波プローブ２Ａと、第２の
超音波プローブ２Ｂと、これらの超音波プローブ２Ｉ
（Ｉ＝Ａ，Ｂ）が選択的に着脱自在に接続され、超音波
画像を生成する超音波観測装置３と、この超音波観測装
置３から出力される映像信号が入力され、対応する超音
波画像を表示するモニタ４とから構成される。

【００２１】超音波プローブ２Ｉは超音波振動子５Ｉが
設けられたプローブ本体６と、このプローブ本体６から
延出されたケーブル７と、このケーブル７の後端に設け
られたコネクタ８とを有し、コネクタ８は超音波観測装
置３のコネクタ受け９に着脱自在で接続することができ
る。

【００２２】本実施の形態では、例えば第１の超音波プ
ローブ２Ａの超音波振動子５Ａは広帯域の超音波振動子
が採用されており、また第２の超音波プローブ２Ｂの超
音波振動子５Ｂは中心周波数ｆｏで駆動するのに適した
狭帯域の超音波振動子が採用されており、この超音波振
動子５Ｂには並列にマッチングコイル２０が接続されて
いる。

【００２３】また、各超音波プローブ２Ｉの例えばコネ
クタ８には、各超音波プローブ２Ｉに設けた超音波振動
子５Ｉに固有の識別情報の発生手段として例えばパルス
設定部（パルス設定情報発生部）１０Ｉが設けられ、超
音波観測装置３にはこのパルス設定部１０Ｉからのパル
ス設定情報が送られ、超音波観測装置３は接続された超
音波プローブ２Ｉに設けた超音波振動子５Ｉに適した駆
動を行うことができるようにしている。

【００２４】超音波観測装置３は接続された超音波プロ
ーブ２Ｉの超音波振動子５Ｉに駆動パルス（送信パル
ス）を印加して超音波を出射させるパルス発生回路（或
いは送信回路）１１と、生体側からの反射超音波を受け
て超音波振動子５Ｉから出力されるエコー信号を受けて
受信処理して、標準的な映像信号を生成する信号処理回
路１２とを有し、信号処理回路１２から出力される映像
信号はモニタ４に入力され、このモニタ４の表示面には
超音波断層像が表示される。

【００２５】パルス発生回路１１はパルス発生部１３と
パルス制御部１４とからなり、パルス発生部１３は図２
に示すような回路構成である。このパルス発生部１３は
図７のパルス発生回路４１において、第１の巻線２４ａ
に並列の抵抗Ｒａを抵抗Ｒ１とし、第２の巻線２４ｂに
並列の抵抗Ｒｂを取り去ったものにしている。

【００２６】具体的に説明すると、パルス制御部１４か
らの第１の入力パルスが印加される第１の入力パルス入
力端に直列のコンデンサ２１ａを経て、電界効果型トラ
ンジスタ（ＦＥＴと略記）２２ａのゲートに印加され、
このＦＥＴ２２ａのゲートは抵抗２３ａを介してグラン
ドに接続され、このＦＥＴ２２ａのドレインは広帯域の
入出力特性を持つパルストランス等のトランス２４の１
次巻線を構成する第１の巻線２４ａ及びこの第１の巻線
２４ａに並列接続されたダンピング抵抗Ｒ１を介して高
圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ２２ａのソー
スはグランドに接続されている。

【００２７】また、第２の入力パルスが印加される第２
の入力パルス入力端に直列のコンデンサ２１ｂを経て、
電界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略記）２２ｂのゲー
トに印加され、このＦＥＴ２２ｂのゲートは抵抗２３ｂ
を介してグランドに接続され、このＦＥＴ２２ｂのドレ
インはトランス２４の１次巻線を構成する第２の巻線２
４ｂを介して高圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥ
Ｔ２２ｂのソースはグランドに接続されている。

【００２８】図２に示すように第１の巻線２４ａの両端
にはパルスのリンギングを抑えるのに充分なダンピング
抵抗Ｒ１が接続されており、第２の巻線２４ｂの両端に
はダンピング抵抗を接続していない構成にしている。

【００２９】また、トランス２４の２次巻線を構成する
第３の巻線２４ｃはコネクタ受け９の超音波振動子接続
用端子に接続され、接続される超音波プローブ２Ｉに設
けた超音波振動子５Ｉにトランス２４の第３の巻線２４
ｃから出力パルスを印加できるようにしている。

【００３０】また、第１の巻線２４ａがＦＥＴ２２ａ及
び電源端＋ＨＶに接続される両端と、第２の巻線２４ｂ
がＦＥＴ２２ｂ及び電源端＋ＨＶに接続される両端とは
互いに逆にしてあり、第１の入力パルスでＦＥＴ２２ａ
がＯＮして第１の巻線２４ａに流れる電流の向きと、第
２の入力パルスでＦＥＴ２２ｂがＯＮして第２の巻線２
４ｂに流れる電流の向きとが逆位相となるようにしてい
る。また、トランス２４の第１の巻線２４ａと第２の巻
線２４ｂとは殆ど同じ特性となるように設定されている
（例えばバイ−ファイラ巻き等）。

【００３１】また、本実施の形態では、第１の入力端と
第２の入力端に印加される入力パルスをパルス制御部１
４で制御可能にすると共に、パルス設定部１０Ｉの信号
で制御できるようにしている。

【００３２】パルス設定部１０Ｉは図２で示す具体例で
は抵抗で構成され、例えばプローブ２Ａでは抵抗値ｒａ
の抵抗で、そしてプローブ２Ｂでは抵抗値ｒｂ（ここ
で、ｒａ≠ｒｂ）の抵抗で構成されている。そして、そ
の抵抗値ｒａ或いはｒｂに対応してパルス制御部１４は
対応する超音波振動子５Ａ或いは５Ｂを駆動するに適し
たパルス発生の制御を行う。

【００３３】つまり、図２に示すように抵抗値ｒａの抵
抗によるパルス設定部１０Ａの場合には、広帯域の超音
波振動子５Ａを駆動するように、パルス制御部１４は第
１のパルス出力端から第１のパルスを発生し、この第１
のパルスに遅れて、具体的には第１のパルスの立ち下が
り時に第２のパルス出力端から第２のパルスを発生す
る。

【００３４】また、抵抗値ｒｂの抵抗によるパルス設定
部１０Ｂの場合には、狭帯域の超音波振動子５Ｂを駆動
するように、パルス制御部１４は第１のパルス出力端か
ら第１のパルスのみを発生し、この第１のパルスでパル
ス発生部１３を駆動する。なお、パルス設定部１０Ｉと
しては、抵抗の他に、例えばＲＯＭ等のメモリを用いた
電気的手段や、バーコード等の光学的手段を用いて形成
しても良い。

【００３５】本実施の形態では第１の巻線２４ａに並列
接続される抵抗Ｒ１と第２の巻線２４ａに並列接続され
る抵抗Ｒ２（図２の具体例では抵抗を接続していないが
説明上Ｒ２とし、図２の具体例ではその抵抗値が無限大
に相当する）の値がＲ１＜Ｒ２（本明細書では簡単化の
ため、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値もそれぞれＲ１、Ｒ２で
表す）に設定している。

【００３６】次に本実施の形態の作用を説明する。生体
等の診断対象物に対して超音波を照射して超音波断層像
を得るために、例えば広帯域の超音波振動子５Ａを内蔵
した超音波プローブ２Ａを使用する場合には、図２に示
すようにこの超音波プローブ２Ａを超音波観測装置３に
接続する。すると、この超音波プローブ２Ａのパルス設
定部１０Ａを形成する抵抗の抵抗値ｒａがパルス制御部
１４で読み取られ、この場合にはパルス制御部１４は広
帯域の超音波振動子５Ａを駆動するための入力パルスを
パルス発生部１３に出力する。

【００３７】そして、パルス制御部１４は送信タイミン
グ時に、第１の入力パルスをコンデンサ２１ａを介して
ＦＥＴ２２ａに印加して、このＦＥＴ２２ａをＯＮし、
このＦＥＴ２２ａのドレインに接続された第１の巻線２
４ａに電源端＋ＨＶから電流が流れるようにして、第１
の巻線２４ａと電磁結合された第３の巻線２４ｃにパル
ス状の出力パルス（便宜上Ｐａとする）を発生させる。

【００３８】この場合、第１の巻線２４ａにはダンピン
グ抵抗Ｒ１が接続されており、リンギングの発生を抑制
できる。また、第１の入力パルスがＦＥＴ２２ａに印加
される時、他方のＦＥＴ２２ｂは（第２の入力パルスが
発生されない）ＯＦＦの状態であり、従って第１の巻線
２４ａに電流が流れる時、第２の巻線２４ｂの両端は解
放状態と等価である。

【００３９】この状態で第１の巻線２４ａに電流を流し
て、第３の巻線２４ｃに出力パルス（駆動パルス）を発
生させると、（図３により）後述するように急峻な立ち
上がり波形でかつ高電圧にできる。

【００４０】この第１の入力パルスの立ち下がり時に、
パルス制御部１４は第２の入力パルスをコンデンサ２１
ｂを介してＦＥＴ２２ｂに印加して、このＦＥＴ２２ｂ
をＯＮし、このＦＥＴ２２ｂのドレインに接続された第
２の巻線２４ｂに電源端＋ＨＶから電流が流れるように
して、第２の巻線２４ａと電磁結合された第３の巻線２
４ｃにパルス状の出力パルス（便宜上Ｐｂとする）を発
生させる。

【００４１】この場合、第２の巻線２４ａに流れる電流
の向きは第１の巻線２４ａに流れた場合とは逆向きであ
り、従って第３の巻線２４ｃに誘起されるパルス状の出
力パルスは上記出力パルスＰａと逆極性の出力パルス
（Ｐｂとする）を発生させる。この場合、第２の巻線２
４ａの両端にはダンピング用の抵抗が接続されていない
ので、第３の巻線２４ｃに誘起される出力パルスＰｂは
リンギングを持った、しかしリンギングを抑制するダン
ピング（抵抗）のないために急峻な波形となる。

【００４２】そして、これら出力パルスＰａ、Ｐｂを合
成した１波の出力パルス（図７に示す出力パルスよりも
第２の半波側ではより急峻な波形でリンギングを持つ波
形）が超音波プローブ２Ａのケーブルを介して超音波振
動子５Ａに印加される。

【００４３】この場合、上記出力パルスはケーブルによ
る容量性の負荷により、その１波の終わり部分の立ち上
がり波形がなまり（急峻な立ち上がり波形が若干急峻の
程度が緩和され）、かつリンギングも抑制されて、超音
波振動子５Ａに印加されることになる。

【００４４】また、第１の入力パルスにより第１の巻線
２４ａに電流を流した場合、図７の従来例では第２の巻
線２４ｂの両端に抵抗Ｒｂが接続されているために、こ
の第２の巻線２４ｂでエネルギ消費が行われるのに対
し、本実施の形態では第２の巻線２４ｂの両端に抵抗が
接続されていないので、第２の巻線２４ｂによりエネル
ギ消費がされることを防止でき、従って第３の巻線２４
ｃに誘起される出力パルスの電圧（波高値）を従来例よ
り大きくできるし、かつ急峻な波形にすることもでき
る。

【００４５】従って、図７の従来例の場合に比べて、１
波の最初の半波の出力パルスＰａの波高値を大きく、か
つ波形を急峻にできると共に、１波の後半の出力パルス
Ｐｂの立ち上がり部分がなまってしまうのを軽減ないし
は解消できる。つまり、本実施の形態によれば、簡単な
構成で高い電圧で、かつより高い周波数成分も保持した
状態で超音波送受することができる。

【００４６】超音波振動子５Ａから出射されたパルス状
の超音波は観察対象物の音響インピーダンスの変化部分
で反射され、反射超音波となって再び超音波振動子５Ａ
で受信され、電気信号、つまりエコー信号に変換され、
信号処理回路１２に入力されて増幅、検波、座標変換等
されてモニタ４に超音波断層像として表示される。

【００４７】この場合、上述したように従来例の場合に
比べてより高い電圧で、かつより高い周波数成分も持っ
たエコー信号を得ることができるので、分解能が高い診
断に適した画質の良い超音波断層像を得ることができ
る。

【００４８】一方、超音波プローブ２Ｂを接続して超音
波診断を行う場合には、この超音波プローブ２Ｂを超音
波観測装置３に接続する。すると、この超音波プローブ
２Ｂのパルス設定部１０Ｂを形成する抵抗の抵抗値ｒｂ
がパルス制御部１４で読み取られ、この場合にはパルス
制御部１４は狭帯域の超音波振動子５Ｂを駆動するため
の入力パルスをハルス発生部１３に出力する。

【００４９】そして、パルス制御部１４は送信タイミン
グに、第１の入力パルスをコンデンサ２１ａを介してＦ
ＥＴ２２ａに印加して、このＦＥＴ２２ａをＯＮし、こ
のＦＥＴ２２ａのドレインに接続された第１の巻線２４
ａに電源端＋ＨＶから電流が流れるようにして、第１の
巻線２４ａと電磁結合された第３の巻線２４ｃにパルス
状の出力パルスを発生させる。この場合、第１の巻線２
４ａにはダンピング抵抗Ｒ１が接続されており、リンギ
ングの発生を抑制できる。

【００５０】そして、この出力パルスが超音波プローブ
２Ｂのケーブルを介して超音波振動子５Ｂに印加され
る。この超音波振動子５Ｂには例えば中心周波数ｆｏの
特性を持つマチイングコイル２０が接続されており、こ
の中心周波数ｆｏでピークとなる周波数成分を持つ出力
パルスが超音波振動子５Ｂに印加される。

【００５１】この場合には、パルス制御部１４は第２の
入力パルスを発生しない状態を保持し、従ってＦＥＴ２
２ｂは常時ＯＦＦの状態となる。従って、第１の巻線２
４ａに電流が流れた場合に、第２の巻線２４ｂの両端は
解放された状態と等価な状態である。このような状態で
第１の巻線２４ａ側に電流が流れるようにして出力パル
スを発生させる場合を図３等を参照して詳しく述べる。

【００５２】図３は図２のトランス２４の入出力部分を
等価回路で示す。説明を簡略化するためにトランス２４
の３本の巻線は同じ巻線数と同じ自己インダクタンスと
同じ相互インダクタンスを有するものとする。

【００５３】第１の巻線２４ａにはパルスのリンギング
を抑えるためのダンピング抵抗Ｒ１が並列に接続されて
おり、第２の巻線２４ｂには同様にダンピング抵抗Ｒ２
が並列に接続されている。

【００５４】また、第３の巻線２４ｃには超音波振動子
５Ｃが並列に接続されている。ここで、第１の巻線２４
ａの端子間に電圧ｖ１を加えたとき、第１の巻線２４ａ
に流れる電流をｉ１とする。第２の巻線２４ｂの端子間
に現れる電圧ｖ２、第２の巻線２４ｂに流れる電流ｉ
２、第３の巻線２４ｃの端子間に現れる電圧ｖ３、第３
の巻線２４ｃに流れる電流ｉ３は以下の式で表すことが
できる。

【００５５】ただし、Ｌは３本の巻線の自己インダクタ
ンス、Ｍは３本の巻線の相互インダクタンスとする。

【００５６】ｖ１＝Ｌ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ＋Ｍ×ｄ（ｉ
２）／ｄｔ＋Ｍ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ ｖ２＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ＋Ｌ×ｄ（ｉ２）／ｄｔ＋
Ｍ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ ｖ３＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ＋Ｍ×ｄ（ｉ２）／ｄｔ＋
Ｌ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ ｖ３に着目すると実際にはｉ２とｉ３は図３中の矢印と
は反対方向に流れるので ｖ３＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ−Ｍ×ｄ（ｉ２）／ｄｔ−
Ｌ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ となる。このとき巻線２の端子間は抵抗Ｒ２を除いて開
放されているとすれば、 ｖ３＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ−Ｍ／Ｒ２×ｄ（ｖ２）／
ｄｔ−Ｌ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ となる。よって、抵抗Ｒ２の値が大きいほど電圧ｖ３の
値は大きくなる。電圧ｖ３は大きいほど超音波振動子５
Ｃに大きなエネルギを与えることができる。このとき電
流ｉ１は ｖ１＝Ｌ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ で決まるので、電圧ｖ１が一定であれば抵抗Ｒ１の値に
よらない。

【００５７】また、第１の巻線２４ａと第２の巻線２４
ｂだけに着目してＴ字等価回路にあらわすと図４のよう
になる。理想トランスにおいてはＬ→∞、Ｍ→∞となる
ので、第１の巻線２４ａから見たインピーダンスは抵抗
Ｒ１とＲ２の並列抵抗成分だけとなる。前記のように電
圧ｖ３の値を大きくするために抵抗Ｒ２の値は大きくし
なくてはならない。抵抗Ｒ１の値はパルスのリンギング
を押さえるためには充分に小さくしなくてはならない。

【００５８】超音波振動子５Ｃが持つ固有インピーダン
スに対して加える電圧ｖ３が大きいほど、電圧ｖ３の立
ち上がりが急峻にあると考えられる。よって、抵抗Ｒ
１，Ｒ２に対し、Ｒ１＜Ｒ２の条件を満たすようにする
ことによって、超音波振動子５Ｃに加える電圧ｖ３を大
きくでき、パルスの立ち上がりが急峻にできる。

【００５９】図２の具体的な構成の場合には、抵抗Ｒ２
はその抵抗値を無限大とした場合に相当し、この場合に
は超音波振動子５Ｂを大きな電圧の出力パルスでかつ急
峻な波形で駆動できることになる。

【００６０】本実施の形態によれば、広帯域の超音波振
動子５Ａを駆動するのに適した立ち上がり等の急峻な波
形で、しかも高い電圧で駆動でき、しかも狭帯域の超音
波振動子５Ｂも駆動できるパルス発生回路１１を簡単な
構成で実現した超音波診断装置１を実現できる。

【００６１】（第１の実施の形態の変形例）第１の実施
の形態の変形例を説明する。この変形例は例えば図２に
おいて、第１の巻線２４ａの両端に並列な抵抗Ｒ１を接
続しているが、この第１の巻線２４ａの両端にスイッチ
Ｓ１及び抵抗Ｒ１の直列回路を接続する。

【００６２】また、パルス制御部１４は第１の入力パル
スを発生する場合にはスイッチＳ１をＯＮにし、第２の
入力パルスを発生する場合には、スイッチＳ１をＯＦＦ
にする。このようにすると、第１の入力パルスで、第１
の巻線２４ａに電流を流した場合の動作は第１の実施の
形態と同様である。また、第２の入力パルスで第２の巻
線２４ｂに電流を流した場合の動作は第１の実施の形態
における第１の巻線２４ａの両端に抵抗Ｒ１が接続され
ていた場合のエネルギ消費を防止でき、より高い電圧値
の出力パルスを発生できる。その他は第１の実施の形態
とほぼ同様の効果を有する。つまり、この変形例によれ
ば、より高い電圧値を有する駆動パルスを生成でき、Ｓ
／Ｎが良く、分解能が高い超音波診断に適した超音波断
層像が得られる。

【００６３】また、さらにその変形例として、例えば図
２において、第１の巻線２４ａの両端に並列な抵抗Ｒ１
を接続しているが、この第１の巻線２４ａの両端にスイ
ッチＳ１及び抵抗Ｒ１の直列回路を接続し、また第２の
巻線２４ｂの両端にスイッチＳ２及び抵抗Ｒ３の直列回
路を接続する。

【００６４】また、パルス制御部１４は第１の入力パル
スを発生する場合にはスイッチＳ１をＯＮにし、かつス
イッチＳ２はＯＦＦにする。同様に第２の入力パルスを
発生する場合には、スイッチＳ１をＯＦＦにし、かつス
イッチＳ２はＯＮにする。なお、抵抗Ｒ１とＲ３とは例
えばＲ１＜Ｒ２とする。その他は第１の実施の形態と同
様の構成である。

【００６５】このようにすると、第１の入力パルスで、
第１の巻線２４ａに電流を流した場合の動作は第１の実
施の形態と同様である。また、第２の入力パルスで第２
の巻線２４ｂに電流を流した場合の動作は第１の実施の
形態とは若干異なり、第１の実施の形態における第１の
巻線２４ａの両端に抵抗Ｒ１が接続されていた場合のエ
ネル消費を防止でき、より高い電圧値の出力パルスを発
生できる。なお、リンギングは第１の実施の形態の場合
よりは、抵抗Ｒ３が接続されているだけ、抑制される。
その他は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。

【００６６】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図５を参照して説明する。第１の実施の形
態ではトランス２４は３本の巻線を有するトランスを用
いているが、本実施の形態ではこのトランス２４の代わ
りに図５に示すように２本の巻線を有する同じ特性のト
ランス２６、２７を用いて、各々の２次巻線２６ｂと２
７ｂを直列に接続して第３の巻線を構成にしても良い。

【００６７】そして、例えばトランス２６の第１の巻線
２６ａには抵抗Ｒ１を接続し、トランス２７の第１の巻
線２７ａには抵抗Ｒ２（ここで、Ｒ２＞Ｒ１であり、Ｒ
２は無限大の場合を含む）を接続して第２の巻線とし、
第１の実施の形態のような構成にする（図５では図３と
同様の符号を付けている）。

【００６８】本実施の形態によれば、より簡単な構成の
トランスを採用できるので、より低コスト化することが
できる。その他は第１の実施の形態と同様の効果を有す
る。 ［付記］ １．超音波振動子を駆動するためにトランスの１次巻線
にパルス状電流を流して、２次巻線に発生したパルス状
電流を超音波振動子に印加するパルス発生回路を備えた
超音波診断装置において、前記１次巻線を第１及び第２
の巻線で構成して、第１の巻線のみに第１のパルス状電
流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振
動子に印加可能にすると共に、第１の巻線に第１のパル
ス状電流を流し、この第１のパルス状電流に遅れて第２
の巻線に第２のパルス状電流を流し、該第２のパルス状
電流により２次巻線には第１のパルス状電流を流した場
合とは逆極性のパルス状電流を発生可能にし、かつ第１
の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻
線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さくした
事を特徴とする超音波診断装置。

【００６９】２．前記超音波診断装置に接続される超音
波プローブに具備されたパルス設定手段と、該パルス設
定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び前記第２の
パルス状電流の発生を制御するパルス制御手段を具備す
る請求項１に記載の超音波診断装置。

【００７０】（効果）正負１波パルスと半波パルスを選
択的に出力できる。その結果、１つのパルス発生装置で
広帯域の超音波振動子と従来の超音波振動子を駆動する
ことができる。

【００７１】３．超音波振動子を駆動する駆動パルスを
発生するパルス発生回路において、第１のパルス状電流
が入力される第１の巻線と、第１の巻線とは逆向きに第
１のパルス状電流より遅れて第２のパルス状電流が入力
可能な第２の巻線と、第１の巻線のみ、或いは第１及び
第２の巻線によって第３のパルス状電流が出力される第
３の巻線を有するトランスを具備し、第１の巻線と並列
接続されたダンピング抵抗の値が第２の巻線に並列接続
されたダンピング抵抗の値より小さいパルス発生回路。

【００７２】４．超音波振動子を駆動するためにトラン
スの１次巻線にパルス状電流を流して、２次巻線に発生
したパルス状電流を超音波振動子に印加するパルス発生
回路を備えた超音波診断装置において、前記１次巻線を
第１及び第２の巻線で構成して、第１の巻線両端に接続
されたダンピング抵抗の値より第２の巻線両端間のダン
ピング抵抗の値を小さくしたダンピング規制部と、前記
１次巻線及び第２の巻線における少なくとも１次巻線に
流すパルス状電流の制御を行うパルス制御手段と、を設
け、第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次
巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加可能
にすると共に、第１の巻線に第１のパルス状電流を流
し、この第１のパルス状電流に遅れて第２の巻線に第２
のパルス状電流を流し、該第２のパルス状電流により２
次巻線には第１のパルス状電流を流した場合とは逆極性
のパルス状電流を発生可能したことを特徴とする超音波
診断装置。

【００７３】５．付記４において、前記ダンピング規制
部は第２の巻線両端間にはダンピング用抵抗を接続しな
いでダンピング機能を規制した。

【００７４】６．超音波振動子を駆動する駆動パルスを
発生するパルス発生回路において、第１のパルス状電流
が入力される第１の巻線と、第１の巻線とは逆向きに第
１のパルス状電流より遅れて第２のパルス状電流が入力
可能な第２の巻線と、第１及び第２の巻線によって第３
のパルス状電流が出力される第３の巻線を有するトラン
スを具備し、第１の巻線と並列接続されたダンピング抵
抗の値が第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の
値より小さいパルス発生回路。

【００７５】（効果）第１の巻線に並列接続されたダン
ピング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピン
グ抵抗の値より小さくすることにより、第３の巻線に発
生する電圧が大きくなる。その結果、パルスの立ち上が
りが急峻となり、広帯域の超音波振動子を駆動するのに
適したパルス発生回路を提供できる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
音波振動子を駆動するためにトランスの１次巻線にパル
ス状電流を流して、２次巻線に発生したパルス状電流を
超音波振動子に印加するパルス発生回路を備えた超音波
診断装置において、前記１次巻線を第１及び第２の巻線
で構成して、第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流
し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に
印加可能にすると共に、第１の巻線に第１のパルス状電
流を流し、この第１のパルス状電流に遅れて第２の巻線
に第２のパルス状電流を流し、該第２のパルス状電流に
より２次巻線には第１のパルス状電流を流した場合とは
逆極性のパルス状電流を発生可能にし、かつ第１の巻線
と並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻線に並
列接続されたダンピング抵抗の値より小さくしているの
で、第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次
巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加にす
ることにより、この２次巻線に発生した半波のパルス状
電流で狭帯域の超音波振動子を駆動できると共に、第１
及び第２の巻線に第１及び第２のパルス状電流を流して
２次巻線に発生した逆極性の２つのパルス状電流により
形成される１波のパルス状電流を広帯域の超音波振動子
に印加してそれを駆動することもできる。また、簡単な
構成で、第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の
値を第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値よ
り小さくして、２次巻線に発生するパルス状電流を高い
波高値をもつ急峻な波形にできる。

【００７７】また、前記超音波診断装置に接続される超
音波プローブに具備されたパルス設定手段と、該パルス
設定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び前記第２
のパルス状電流の発生を制御するパルス制御手段を具備
することにより、超音波プローブ内に具備されたパルス
設定手段に応じて、超音波診断装置内に具備されたパル
ス制御手段が、第１の巻線１と第２巻線にパルス状電流
を流す制御を行うことにより第３の巻線から正負１波パ
ルスが出力され、広帯域の超音波振動子を駆動すること
ができる。また、パルス制御手段がパルス設定手段に応
じて、第１の巻線のみにパルス状電流を流す制御を行う
ことによりすると、狭帯域の超音波振動子を駆動するこ
とができる。

【００７８】また、超音波振動子を駆動する駆動パルス
を発生するパルス発生回路において、第１のパルス状電
流が入力される第１の巻線と、第１の巻線とは逆向きに
第１のパルス状電流より遅れて第２のパルス状電流が入
力可能な第２の巻線と、第１の巻線のみ、或いは第１及
び第２の巻線によって第３のパルス状電流が出力される
第３の巻線を有するトランスを具備し、第１の巻線と並
列接続されたダンピング抵抗の値が第２の巻線に並列接
続されたダンピング抵抗の値より小さくしているので、
第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次巻線
に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加にするこ
とにより、この２次巻線に発生した半波のパルス状電流
で狭帯域の超音波振動子を駆動できると共に、第１及び
第２の巻線に第１及び第２のパルス状電流を流して２次
巻線に発生した逆極性の２つのパルス状電流により形成
される１波のパルス状電流を広帯域の超音波振動子に印
加してそれを駆動することもできる。また、簡単な構成
で、第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を
第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小
さくして、２次巻線に発生するパルス状電流を高い波高
値をもつ急峻な波形にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の
全体構成図。

【図２】パルス発生回路の構成を示す回路図。

【図３】パルス発生回路の動作説明図。

【図４】図３のトランスのＴ字等価回路を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるトランスを
示す図。

【図６】従来例における狭帯域の超音波振動子用のパル
ス発生回路を示す回路図。

【図７】従来例における広帯域の超音波振動子用のパル
ス発生回路を示す回路図。

【符号の説明】

１…超音波診断装置 ２Ａ，２Ｂ…超音波プローブ ３…超音波観測装置 ４…モニタ ５Ａ，５Ｂ…超音波振動子 ６…プローブ本体 ８…コネクタ １０Ａ，１０Ｂ…パルス設定部 １１…パルス発生回路 １２…信号処理回路 １３…パルス発生部 １４…パルス制御部 ２２ａ，２２ｂ…ＦＥＴ ２４…トランス ２４ａ…第１の巻線 ２４ｂ…第２の巻線 ２４ｃ…第３の巻線 Ｒ１…ダンピング抵抗

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動子を駆動するためにトランス
   の１次巻線にパルス状電流を流して、２次巻線に発生し
   たパルス状電流を超音波振動子に印加するパルス発生回
   路を備えた超音波診断装置において、 前記１次巻線を第１及び第２の巻線で構成して、第１の
   巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次巻線に発生
   したパルス状電流を超音波振動子に印加可能にすると共
   に、 第１の巻線に第１のパルス状電流を流し、この第１のパ
   ルス状電流に遅れて第２の巻線に第２のパルス状電流を
   流し、該第２のパルス状電流により２次巻線には第１の
   パルス状電流を流した場合とは逆極性のパルス状電流を
   発生可能にし、 かつ第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を
   第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小
   さくした事を特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 前記超音波診断装置に接続される超音波
   プローブに具備されたパルス設定手段と、 該パルス設定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び
   前記第２のパルス状電流の発生を制御するパルス制御手
   段を具備する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 【請求項３】 超音波振動子を駆動する駆動パルスを発
   生するパルス発生回路において、 第１のパルス状電流が入力される第１の巻線と、 第１の巻線とは逆向きに第１のパルス状電流より遅れて
   第２のパルス状電流が入力可能な第２の巻線と、 第１の巻線のみ、或いは第１及び第２の巻線によって第
   ３のパルス状電流が出力される第３の巻線を有するトラ
   ンスを具備し、 第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値が第２
   の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さい
   パルス発生回路。