JP2006068090A - Ultrasonograph - Google Patents

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JP2006068090A JP2004252170A JP2004252170A JP2006068090A JP 2006068090 A JP2006068090 A JP 2006068090A JP 2004252170 A JP2004252170 A JP 2004252170A JP 2004252170 A JP2004252170 A JP 2004252170A JP 2006068090 A JP2006068090 A JP 2006068090A
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Toshio Shirasaka
俊夫 白坂
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Canon Medical Systems Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonograph equipped with a tranceiver circuit with a built-in probe adapted to positive and negative bipolar transmitting signals and the reception. <P>SOLUTION: The ultrasonic probe 15 driving an ultrasonic oscillator 17 by transmitting signals changing into the positive and negative polarity has a small signal amplitude limiting means 16 which applies the transmitting signals to the ultrasonic oscillator 17 when the transmitting signals are at least first prescribed amplitude, a large signal amplitude limiting means 18 outputting the receiver signals, which are received by the ultrasonic oscillator 17 and are equal to or less than second prescribed amplitude much smaller than the transmitting signals, as voltage signals, and a current output type amplifying means 19 which converts the output voltage signals to current signals and is connected to an input terminal of the limiting means 16, having high withstand voltage characteristics. A main body 10 is equipped with a transmitting means 11 outputting the transmitting signals and a voltage converting means 13 which is connected to an output terminal of the transmitting means 11 and converts the current signals output by the amplifying means 19 to voltage signals. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波振動子による信号の送信と受信が同一ケーブルを共有して行なわれ、この超音波振動子を設けたプローブに送受信号弁別手段を内蔵して備える超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus in which transmission and reception of a signal by an ultrasonic transducer are performed by sharing the same cable, and a probe provided with the ultrasonic transducer has a built-in transmission / reception discriminating means.

超音波振動子を多チャネル備え、超音波信号の送信と受信を同一ケーブルにより行う電子スキャン型超音波診断装置において、近年、細分化された超音波振動子を多数使用して画像を描出する応用が進んでいる。この細分化された超音波振動子のインピーダンスは一般的には高くなるため、超音波振動子から得られる受信信号が超音波振動子に接続されたケーブルのインピーダンスにより減衰され、十分な受信感度が得られないことがある。この問題を解決するために超音波プローブに受信増幅器を入れてケーブル等による損失を軽減する方法が考えられている(例えば、特許文献1、あるいは特許文献2参照。)。これ等の技術は、正あるいは負のどちらか一方に電圧変化する片極性の送信波形の信号に対して適用されるが、両極性送信信号には適用できないものである。   In recent years, an electronic scan type ultrasonic diagnostic system that has multiple channels of ultrasonic transducers and transmits and receives ultrasonic signals using the same cable, has been used to draw images using many subdivided ultrasonic transducers. Is progressing. Since the impedance of this subdivided ultrasonic transducer is generally high, the received signal obtained from the ultrasonic transducer is attenuated by the impedance of the cable connected to the ultrasonic transducer, and sufficient reception sensitivity is obtained. It may not be obtained. In order to solve this problem, a method of reducing a loss due to a cable or the like by inserting a receiving amplifier in an ultrasonic probe has been considered (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2). These techniques are applied to a unipolar transmission waveform signal whose voltage changes to either positive or negative, but cannot be applied to a bipolar transmission signal.

超音波診断装置により超音波断層像を表示する上で、送受信する超音波の信号帯域幅が広く設定されている場合には、距離分解能が良い、反面、感度が低下する特性があることは一般的に知られている。このため表示モード及び診断部位によって、送信波形の特性を目的に合わせて選択する必要がある。図4(a)は、超音波診断装置で使用する送信波形の代表例を示している。同図の波形A1は正極性一波41の矩形波形、波形A2は両極性一波42の矩形波形、波形A3は正極性二波43の矩形波形を示す。   When displaying an ultrasonic tomographic image with an ultrasonic diagnostic apparatus, if the signal bandwidth of the ultrasonic waves to be transmitted and received is set wide, it is common that the distance resolution is good, but on the other hand, there is a characteristic that the sensitivity decreases. Known. For this reason, it is necessary to select the characteristics of the transmission waveform according to the purpose depending on the display mode and the diagnostic part. FIG. 4A shows a representative example of a transmission waveform used in the ultrasonic diagnostic apparatus. The waveform A1 in FIG. 6 is a rectangular waveform of the positive one wave 41, the waveform A2 is a rectangular waveform of the bipolar one wave 42, and the waveform A3 is a rectangular waveform of the positive two waves 43.

図4(b)は同図(a)に示す3種の矩形波形の周波数解析結果で、横軸が周波数、縦軸が電力のデシベル値である。また、矩形波形の幅Twは送信する超音波中心周波数F0の周期の1/2に相当する時間幅であり、図4(b)には、F0=2MHzの波形に対する周波数解析結果を例として示す。同図に示すように、一般的に、前述した3種の送信矩形波形の有する周波数帯域幅は、正極性一波41の帯域特性45>両極性一波42の帯域特性46>正極性二波43の帯域特性47、の関係にある。また、正極性一波41および正極性二波43では、周波数0MHzすなわち直流成分のスペクトルパワーが大きく、両極性一波42では全く直流成分が無い特性となる。したがって、送信波形において、信号成分のスペクトルパワーが大きい同図で波形A2として示した両極性一波の矩形波形による駆動が、高能率で、その帯域特性も良い駆動波形であるといえる。
特開平9−33638号公報 特開平11−169366号公報
FIG. 4B shows the frequency analysis results of the three types of rectangular waveforms shown in FIG. 4A. The horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents power decibel values. Further, the width Tw of the rectangular waveform is a time width corresponding to ½ of the period of the ultrasonic center frequency F0 to be transmitted, and FIG. 4B shows an example of the frequency analysis result for the waveform of F0 = 2 MHz. . As shown in the figure, in general, the frequency bandwidths of the three types of transmission rectangular waveforms described above are as follows: band characteristic 45 of positive one wave 41> band characteristic 46 of bipolar one wave 42> two positive waves 43 band characteristics 47. Further, the positive one wave 41 and the positive two wave 43 have a frequency of 0 MHz, that is, the spectral power of the direct current component is large, and the bipolar single wave 42 has no direct current component. Therefore, it can be said that the drive with the rectangular waveform of one bipolar polarity shown as the waveform A2 in the figure in which the spectrum power of the signal component is large in the transmission waveform is a drive waveform with high efficiency and good band characteristics.
JP-A-9-33638 JP-A-11-169366

上に述べた従来のプローブ内蔵送受信回路では、一波あるいは二波の片極性送信波形の送信器を備えた超音波診断装置には適用出来るが、両極性一波の送信波形の送信器を備えた超音波診断装置にこれらの回路を適用すると破損してしまう問題があった。   The conventional transmitter / receiver circuit with a built-in probe described above can be applied to an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a transmitter having a single-wave or two-wave unipolar transmission waveform. When these circuits are applied to an ultrasonic diagnostic apparatus, there is a problem that they are damaged.

この発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、正負の両極性の送信波形の信号およびその受信にも適用できるプローブ内蔵送受信回路を備える超音波診断装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus including a transmission / reception circuit with a built-in probe that can be applied to a signal having a positive / negative bipolar transmission waveform and its reception.

上記の目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、前記プローブ部は、前記送信信号が第1の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する小振幅制限手段と、前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第2の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する大振幅制限手段と、この大振幅制限手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記小振幅制限手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、前記本体部は、前記送信信号を出力する送信手段と、この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段とを具備してなることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a probe unit that drives an ultrasonic transducer and receives a reception signal from the ultrasonic transducer, and a cable connected to the probe unit via a cable. And a main body unit that generates a transmission signal that changes in both positive and negative polarities applied to the ultrasonic transducer and processes the signal received by the ultrasonic transducer, and the probe unit includes the transmission signal Small amplitude limiting means for applying the transmission signal to the ultrasonic transducer when is equal to or greater than a first predetermined amplitude, and reception by the ultrasonic transducer that is less than a second predetermined amplitude that is extremely smaller than the transmission signal. A large amplitude limiting means for outputting a signal as an output voltage signal, and an output voltage signal output by the large amplitude limiting means is converted into a current signal and connected to the input terminal of the small amplitude limiting means with high withstand voltage characteristics. Current A power type amplifying means, and the main body is connected to an output terminal of the transmitting means for outputting the transmission signal, and the current signal output from the current output type amplifying means is used as a voltage signal. Voltage conversion means for conversion.

また、本発明の超音波診断装置は、超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、前記プローブ部は、前記送信信号が第1の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する第1のスイッチ手段と、前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第2の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する第2のスイッチ手段と、この第2のスイッチ手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記第1のスイッチ手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、前記本体部は、前記送信信号を出力する送信手段と、この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段とを具備してなることを特徴とするものである。   The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a probe unit that drives an ultrasonic transducer and receives a received signal from the ultrasonic transducer, and is connected to the probe unit via a cable, Generating a transmission signal that changes in both positive and negative polarities applied to the child, and processing the signal received by the ultrasonic transducer, wherein the probe unit has the transmission signal equal to or greater than a first predetermined amplitude. At this time, a first switch means for applying the transmission signal to the ultrasonic transducer and a reception signal received by the ultrasonic transducer and having a second predetermined amplitude or less that is extremely smaller than the transmission signal are used as an output voltage signal. A second switch means for outputting, and a current connected to the input terminal of the first switch means with a high withstand voltage characteristic by converting the output voltage signal output by the second switch means into a current signal. Output type Width means, and the main body is connected to an output terminal of the transmission means for outputting the transmission signal, and converts the current signal output from the current output type amplification means into a voltage signal. And a voltage conversion means.

さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記プローブ部には複数の超音波振動子を備え、超音波振動子それぞれに前記小振幅制限手段、前記大振幅制限手段、前記電流出力型増幅手段が前記プローブ部に設けられ、前記ケーブルは複数の導線を備えて、前記本体部には、この導線毎に前記電圧変換手段を具備してなることを特徴とするものである。   Furthermore, in the above-described ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the probe unit includes a plurality of ultrasonic transducers, and each of the ultrasonic transducers includes the small amplitude limiting unit, the large amplitude limiting unit, and the current output type amplification. Means are provided in the probe part, the cable is provided with a plurality of conductors, and the main body part is provided with the voltage conversion means for each conductor.

さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記小振幅制限手段は、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第1のダイオードリミッタ回路により構成され、このダイオードの順方向降下電圧が前記第1の所定振幅であり、前記順方向降下電圧より大きい振幅の信号を通過させることを特徴とするものである。   Furthermore, in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the small amplitude limiting means is configured by a first diode limiter circuit in which a cathode and an anode are connected in parallel with each other, and a forward voltage drop of the diode is the first voltage drop circuit. A signal having a predetermined amplitude of 1 and an amplitude larger than the forward drop voltage is passed.

さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記大振幅制限手段は、第1のバイアス電源に接続する第1のバイアス抵抗と第2のバイアス電源に接続する第2のバイアス抵抗により順方向電流が流されるダイオードブリッジ回路のカソード・アノード接続点を入力とし、他方のカソード・アノード接続点が、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第2のダイオードリミッタ回路により接地されて構成され、前記ダイオードブリッジが過大な入力信号に対しては逆バイアスされてこの入力信号の通過を阻止し、一方前記第2の所定振幅以下の小振幅入力信号に対しては順方向バイアスでこれが通過して前記他方のカソード・アノード接続点に出力することを特徴とするものである。   Furthermore, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the large amplitude limiting means is forwardly driven by a first bias resistor connected to the first bias power source and a second bias resistor connected to the second bias power source. The cathode-anode connection point of the diode bridge circuit through which a current flows is input, and the other cathode-anode connection point is grounded by a second diode limiter circuit in which the cathode and the anode are connected in parallel differently, The diode bridge is reverse-biased for an excessive input signal to prevent the input signal from passing therethrough, while the small-amplitude input signal having the second predetermined amplitude or less is forward-biased and passed through the diode bridge. It outputs to the other cathode-anode connection point.

さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記電流出力型増幅手段は、第3の電源にエミッタ抵抗を介してエミッタを接続する第1のトランジスタのベースを入力とし、このトランジスタのコレクタが第4の電源にゲートを接続する第2のNチャンネル電界効果トランジスタのソースに接続され、これのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ベースに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とするものである。   Furthermore, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the current output type amplifying means inputs the base of the first transistor that connects the emitter to the third power source via the emitter resistor, and the collector of this transistor is Connected to the source of a second N-channel field effect transistor whose gate is connected to the fourth power supply, the cathode of the diode is connected to the drain thereof, and the anode is connected to the end of the cable on the probe side The voltage signal applied to the base is converted into a current signal flowing through the diode and output.

さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記電流出力型増幅手段は、第5の電源にソース抵抗を介して接続する第3のNチャンネル電界効果トランジスタのゲートを入力とし、このトランジスタのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ゲートに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とするものである。   Furthermore, in the above-described ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the current output type amplifying means receives as input the gate of a third N-channel field effect transistor connected to the fifth power source via a source resistor. The cathode of the diode is connected to the drain and the anode is connected to the end of the cable on the probe part side, and the voltage signal applied to the gate is converted into a current signal flowing through the diode and output. It is characterized by.

本発明による超音波診断装置は、プローブ内部に低消費電力で両極性の送信信号に耐える送受信号の弁別手段を有し、送信および受信を同一ケーブルで実施できて、送受信号に直流成分を含まない広帯域特性の画像処理が可能となる。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention has a transmission / reception discriminating means that can withstand a bipolar transmission signal with low power consumption inside the probe, can transmit and receive with the same cable, and includes a DC component in the transmission / reception signal. Image processing with no broadband characteristics is possible.

以下、本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態の超音波診断装置において、本発明に関わる主要部の構成を示す機能ブロック図である。図1は、本実施形態について、超音波信号の送受信をする超音波振動子に対応する1チャネルの構成を示し、送信駆動信号を発生する送信制御手段、および受信信号を処理して画像表示する画像信号処理・表示手段を省略して示してある。   FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a main part related to the present invention in an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration of one channel corresponding to an ultrasonic transducer that transmits and receives an ultrasonic signal in the present embodiment, a transmission control unit that generates a transmission drive signal, and a received signal that is processed to display an image. The image signal processing / display means is omitted.

本実施形態は、図1に示すように、大きくは、本体部10とプローブ部15、およびこれらを電気的に接続するケーブル14から構成されている。さらに、本体部10には送信駆動部11、前置増幅部12、電圧変換素子13が備えられており、プローブ部15には小信号振幅制限回路16、超音波振動子17、大信号振幅制限回路18、電流出力型増幅回路19が内蔵されている。これらは、電子スキャン方式などで多チャネル型のプローブの場合には、チャネル数分のそれぞれが設けられている。   As shown in FIG. 1, the present embodiment mainly includes a main body portion 10, a probe portion 15, and a cable 14 that electrically connects them. Further, the main body unit 10 includes a transmission drive unit 11, a preamplifier unit 12, and a voltage conversion element 13. The probe unit 15 includes a small signal amplitude limiting circuit 16, an ultrasonic transducer 17, a large signal amplitude limiter. A circuit 18 and a current output type amplifier circuit 19 are incorporated. In the case of a multi-channel type probe such as an electronic scanning method, these are provided for the number of channels.

次に、本実施形態の作用、動作について、送信信号および受信信号のそれぞれの流れに沿って説明を行なう。   Next, the operation and operation of the present embodiment will be described along the flow of each of the transmission signal and the reception signal.

送信信号は、本体部10の図示していない送信制御手段から入力される送信タイミング信号により、送信駆動部11は両極性の送信波形の信号を出力する。この両極性送信波形は、超音波振動子17を駆動する通常100Vpp程度の大振幅であり、ケーブル14を介して小信号振幅制限回路16に入力される。   As for the transmission signal, the transmission drive unit 11 outputs a signal having a bipolar transmission waveform in accordance with a transmission timing signal input from a transmission control unit (not shown) of the main body unit 10. This bipolar transmission waveform has a large amplitude of typically about 100 Vpp for driving the ultrasonic transducer 17 and is input to the small signal amplitude limiting circuit 16 via the cable 14.

この小信号振幅制限回路16の入出力間のインピーダンスは、入力される信号の正電圧あるいは負電圧のいずれの振幅に対しても、数100mVpp以上では数100Ω以下になり、数100mVppより小さい場合では数10kΩ以上となる特性である。したがって、入力された大振幅の両極性送信波形は、低いインピーダンスとなった小信号振幅制限回路16をそのまま通過して、これの出力に接続される超音波振動子17に印加されて、これを励振する。この励振により、超音波振動子17から超音波信号が放射される。   The impedance between the input and output of the small signal amplitude limiting circuit 16 is several hundreds Ωpp or less at several hundred mVpp or more and smaller than several hundred mVpp for any amplitude of the positive voltage or negative voltage of the input signal. The characteristic is several tens of kΩ or more. Therefore, the input bipolar transmission waveform having a large amplitude passes through the small signal amplitude limiting circuit 16 having a low impedance as it is, and is applied to the ultrasonic transducer 17 connected to the output of the small signal amplitude limiting circuit 16. Excited. By this excitation, an ultrasonic signal is radiated from the ultrasonic transducer 17.

一方、小信号振幅制限回路16の入力端と共通にケーブル14に接続される電流出力型増幅回路19の出力側において、前述の送信制御手段から入力により印加された両極性送信信号は、この電流出力型増幅回路19が送信信号振幅値に耐え得る高耐電圧の素子により、その出力インピーダンスが高くなる構成が成されて、電流出力型増幅回路19に流れる電流が阻止される。   On the other hand, on the output side of the current output type amplifier circuit 19 connected to the cable 14 in common with the input terminal of the small signal amplitude limiting circuit 16, the bipolar transmission signal applied by the input from the above transmission control means The output type amplifier circuit 19 is configured to increase its output impedance by a high withstand voltage element that can withstand the transmission signal amplitude value, and the current flowing through the current output type amplifier circuit 19 is blocked.

さらに、超音波振動子17に印加された両極性送信波形は、小信号振幅制限回路16の出力に超音波振動子17と共にその入力が接続される大信号振幅制限回路18にも印加される。しかし、両極性大信号振幅制限回路18は、入力される信号振幅が数100mVpp以上では入力部回路の数kΩ〜数10kΩのバイアス抵抗による入力インピーダンスにスイッチされ、数100mVppより小さい場合では等価的な電流源となるパラレルダイオードリミッタの後段部回路へ接続するスイッチ回路が構成されており、過大な振幅の両極性送信波形が電流出力型増幅回路19に入力されるのを阻止し、保護する。   Furthermore, the bipolar transmission waveform applied to the ultrasonic transducer 17 is also applied to the large signal amplitude limiting circuit 18, which has the input connected to the output of the small signal amplitude limiting circuit 16 together with the ultrasonic transducer 17. However, the bipolar large signal amplitude limiting circuit 18 is switched to an input impedance by a bias resistance of several kΩ to several tens kΩ of the input circuit when the input signal amplitude is several hundred mVpp or more, and is equivalent when the input signal amplitude is smaller than several hundred mVpp. A switch circuit connected to the subsequent circuit of the parallel diode limiter serving as a current source is configured to prevent and protect the bipolar transmission waveform having an excessive amplitude from being input to the current output type amplifier circuit 19.

次に、超音波振動子17から放射された超音波信号が、被検者の生体組織により反射信号となって再びこの超音波振動子17に受信され、電気信号に変換された受信信号の流れについて説明する。   Next, the ultrasonic signal radiated from the ultrasonic transducer 17 becomes a reflected signal by the living body tissue of the subject and is received by the ultrasonic transducer 17 again, and the flow of the received signal converted into an electric signal. Will be described.

この受信信号の信号レベルは通常数10mVpp以下と非常に小さいため、小信号振幅制限回路16の入出力インピーダンスは、上述のように高インピーダンスとなり、これには受信信号電流が流れない。一方、この小振幅の受信信号に対し、両極性大信号振幅制限回路18は、その入力部回路が導通のオン状態となり、後段部回路がパラレルダイオードリミッタとして作動し、これに接続される電流出力型増幅回路19に受信信号が入力される。   Since the signal level of this received signal is usually very small, such as several tens of mVpp, the input / output impedance of the small signal amplitude limiting circuit 16 is high impedance as described above, and no received signal current flows through it. On the other hand, for the small amplitude received signal, the bipolar large signal amplitude limiter circuit 18 has its input circuit turned on, the latter circuit operates as a parallel diode limiter, and the current output connected thereto. A received signal is input to the mold amplifier circuit 19.

この入力された受信信号は、電流出力型増幅回路19で電流信号として増幅されて、本体部10に接続するケーブル14を流れ、この本体部10の電圧変換素子13を流れて、この電圧変換素子13のインピーダンスによって、その両端に電圧変化として受信信号を出力する。   The input reception signal is amplified as a current signal by the current output type amplification circuit 19 and flows through the cable 14 connected to the main body 10, and then flows through the voltage conversion element 13 of the main body 10. The received signal is output as a voltage change at both ends by the impedance of 13.

出力されたこの受信信号を前置増幅部12で増幅し、本体部10の図示していない画像信号処理・表示手段により超音波画像を表示する。   The output received signal is amplified by the preamplifier 12 and an ultrasonic image is displayed by an image signal processing / display unit (not shown) of the main body 10.

本実施形態によれば、超音波診断装置において、帯域特性の良い正負の両極性に変化する両極性1波矩形波形による超音波振動子の駆動が、プローブに内蔵っする送受信信号の処理を行なう回路手段を損なうこと無く行なえると共に、この超音波振動子により受信した反射超音波信号が電流出力型変換により、ノイズの影響を受けにくい電流信号となって本体部の電圧変換素子を流れて、受信信号電圧に戻して増幅並びに画像処理手段に入力できるので、画質性能の高い超音波画像を得ることができる。   According to this embodiment, in the ultrasonic diagnostic apparatus, the driving of the ultrasonic transducer by the bipolar single-wave rectangular waveform that changes to positive and negative polarities with good band characteristics processes the transmission / reception signal built in the probe. It can be performed without damaging the circuit means, and the reflected ultrasonic signal received by this ultrasonic transducer becomes a current signal that is less susceptible to noise by current output type conversion, and flows through the voltage conversion element of the main body, Since it can be returned to the received signal voltage and input to the amplification and image processing means, an ultrasonic image with high image quality performance can be obtained.

図2は、上記大の実施形態をより具体化した本発明の第2の実施形態を示す回路構成図である。   FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention that further embodies the above-described large embodiment.

本実施形態は、図2に示すように、超音波診断装置本体部20と超音波プローブ部25、および超音波診断装置本体部20と超音波プローブ部25を電気的に接続するためのケーブル24から構成されている。超音波診断装置送に備えられる送信駆動信号を発生するに送信制御手段、および受信信号を処理して画像表示する画像信号処理・表示手段のそれぞれは、煩雑になるので図示を省略している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the ultrasonic diagnostic device main body 20 and the ultrasonic probe unit 25, and the cable 24 for electrically connecting the ultrasonic diagnostic device main body 20 and the ultrasonic probe unit 25. It is composed of Each of the transmission control means for generating the transmission drive signal provided for the transmission of the ultrasonic diagnostic apparatus and the image signal processing / display means for processing the reception signal and displaying the image are complicated and are not shown.

超音波装置本体部20には、図示していない送信制御手段から出力される送信駆動信号が入力されて、図4(a)に示す両極性一波42の矩形波形を成形、出力する送信駆動回路21、前置増幅器22、抵抗器R231による電圧変換素子23が備えられる。超音波プローブ部25には、極性を違えたパラレルダイオードD261、D262による小信号振幅制限回路26と、超音波振動子27と、バイアス電源v1、v2に接続するバイアス抵抗器R281、R282によりオン状態のダイオードブリッジDH281、DH282、DH283、DH284および極性を違えて接地されたパラレルダイオードD281、D282による大信号振幅制限回路28と、NPNトランジスタQ291のコレクタをソースに接続し、ダイオードD291のカソードをドレインに接続するソースフォロワのNチャネルMOS電界効果トランジスタQ292による電流出力型増幅回路29が、備える超音波振動子にそれぞれ対応して内蔵されている。   A transmission drive signal output from a transmission control means (not shown) is input to the ultrasonic device body 20 to form and output a rectangular waveform of the bipolar single wave 42 shown in FIG. A voltage conversion element 23 including a circuit 21, a preamplifier 22, and a resistor R231 is provided. The ultrasonic probe unit 25 is turned on by a small signal amplitude limiting circuit 26 using parallel diodes D261 and D262 having different polarities, an ultrasonic transducer 27, and bias resistors R281 and R282 connected to bias power sources v1 and v2. The diode bridge DH281, DH282, DH283, DH284 and the large signal amplitude limiter circuit 28 of the parallel diodes D281, D282 grounded in different polarities and the collector of the NPN transistor Q291 are connected to the source, and the cathode of the diode D291 is connected to the drain A current output type amplifier circuit 29 by an N channel MOS field effect transistor Q292 of the source follower to be connected is incorporated corresponding to each of the ultrasonic transducers provided.

次に、本実施形態の作用、動作について、各信号の流れに沿って説明をおこなう。   Next, the operation and operation of this embodiment will be described along the flow of each signal.

先ず送信では、所定のタイミングで、図示していない送信制御手段から出力された送信駆動信号により、正電圧および負電圧の例えば100Vpp程度の振幅からなる両極性一波矩形波形の駆動信号が送信駆動回路21から出力される。この両極性一波矩形波形の駆動信号は、送信駆動回路21に接続しているケーブル24を介して、小信号振幅制限回路26に入力される。この入力された駆動信号の正極性信号は、極性を違えたパラレルダイオードD261、D262のダイオードD261を、負極性信号はダイオードD262を通過して、超音波振動子27に両極性駆動信号として印加されて、これを励振する。この時の両極性駆動信号の振幅は、それぞれダイオードD261、D262の順方向降下電圧が低下した値になる。   First, in transmission, a drive signal of a bipolar single-wave rectangular waveform having a positive voltage and a negative voltage with an amplitude of, for example, about 100 Vpp is transmitted and driven by a transmission drive signal output from a transmission control unit (not shown) at a predetermined timing. Output from the circuit 21. The drive signal having the bipolar one-wave rectangular waveform is input to the small signal amplitude limiting circuit 26 via the cable 24 connected to the transmission drive circuit 21. The positive polarity signal of the inputted drive signal is applied as a bipolar drive signal to the ultrasonic transducer 27 through the diode D261 of the parallel diodes D261 and D262 having different polarities, and the negative polarity signal passes through the diode D262. Excite this. The amplitude of the bipolar drive signal at this time is a value obtained by reducing the forward voltage drop of the diodes D261 and D262.

一方、超音波振動子27に印加された両極性駆動信号は、大信号振幅制限回路28の入力端子へも印加される。しかし、バイアス抵抗器R281、R282により順方向電圧降下しているダイオードブリッジDH281、DH282、DH283、DH284のダイオードDH281のアノード側の電位が、順方向電流の流れるバイアス抵抗器R281の電圧降下とダイオードDH282とダイオードD281の順方向電圧降下で決まるため、この正極性の駆動信号ではダイオードDH281が逆バイアス電圧状態になり、ダイオードDH283は順バイアス電圧状態であるため正極性の駆動信号による電流も流れて、カソード側の電位は高くなり、ダイオードDH284が逆バイアス状態となって阻止される。また、負極性の駆動信号は、ダイオードDH283のカソード側の電位がダイオードDH4とダイオードD282の順電圧降下と順方向電流の流れるバイアス抵抗器R282の電圧降下で決まるため逆バイアス電圧状態になり、ダイオードDH281は順バイアス電圧状態であるため通過するがダイオードDH28が逆バイアス状態となって同じく阻止される。すなわち、100Vpp程度の大振幅の両極性駆動信号は、このバイアスされたダイオードブリッジにより阻止されて、出力に達しない。   On the other hand, the bipolar drive signal applied to the ultrasonic transducer 27 is also applied to the input terminal of the large signal amplitude limiting circuit 28. However, the potential on the anode side of the diode DH281 of the diode bridges DH281, DH282, DH283, and DH284, in which the forward voltage drops by the bias resistors R281 and R282, is the voltage drop of the bias resistor R281 in which the forward current flows and the diode DH282. Therefore, the diode DH281 is in a reverse bias voltage state in this positive polarity drive signal, and the diode DH283 is in a forward bias voltage state, so that a current due to the positive polarity drive signal also flows, The potential on the cathode side becomes high, and the diode DH284 is reverse biased and blocked. Further, the negative polarity driving signal is in a reverse bias voltage state because the potential on the cathode side of the diode DH283 is determined by the forward voltage drop of the diode DH4 and the diode D282 and the voltage drop of the bias resistor R282 through which the forward current flows. Since DH281 is in the forward bias voltage state, it passes, but the diode DH28 is in the reverse bias state and is also blocked. That is, a bipolar drive signal having a large amplitude of about 100 Vpp is blocked by the biased diode bridge and does not reach the output.

なお、ケーブル24に接続されている電流出力型増幅回路29の出力端のダイオードD291にも両極性一波矩形波形の駆動信号は印加される。この両極性の駆動信号は、ダイオードD291のアノードに加わるために、負極性の信号ではダイオードの逆方向状態になり、阻止される。また、正極性の信号ではダイオードD291を通過してソースフォロワのNチャネルMOS電界効果トランジスタQ292のドレイン端子に加わるので、ドレイン端子は正極性信号に対しては高いインピーダンスとなっており、NチャネルMOS電界効果トランジスタQ292のドレインとソース間耐電圧を送信電圧の最大値より高い素子が使用されて、素子破損を起こさず、同じく阻止する。   A drive signal having a bipolar single-wave rectangular waveform is also applied to the diode D291 at the output end of the current output type amplifier circuit 29 connected to the cable 24. Since these bipolar drive signals are applied to the anode of the diode D291, the negative polarity signal is in the reverse direction of the diode and is blocked. Further, since the positive signal passes through the diode D291 and is added to the drain terminal of the N channel MOS field effect transistor Q292 of the source follower, the drain terminal has a high impedance with respect to the positive signal, and the N channel MOS An element having a higher withstand voltage between the drain and source of the field effect transistor Q292 than the maximum value of the transmission voltage is used to prevent the element from being damaged and to prevent it.

次に、受信では、超音波振動子27から超音波が送波され、これが被検者の生体組織で反射された超音波反射信号を、再び超音波振動子27で受波する。これを超音波振動子27は受信信号として電気信号に変換し、通常は数10mVpp以下と非常に小さい信号レベルで出力する。   Next, in reception, an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transducer 27, and an ultrasonic reflection signal reflected by the biological tissue of the subject is received by the ultrasonic transducer 27 again. The ultrasonic transducer 27 converts this into an electrical signal as a received signal, and outputs it with a very small signal level, usually several tens mVpp or less.

超音波振動子27から出力された受信信号は、小信号振幅制限回路26のパラレルダイオードD261、D262の順方向電圧降下値、例えば通常シリコンダイオードの順方向電圧降下値は約0.7V、と小さいので、これらダイオードには電流が流れない。   The reception signal output from the ultrasonic transducer 27 has a small forward voltage drop value of the parallel diodes D261 and D262 of the small signal amplitude limiting circuit 26, for example, a forward voltage drop value of a normal silicon diode is as small as about 0.7V. Therefore, no current flows through these diodes.

一方、この受信信号は、大信号振幅制限回路28の電圧源v1と電源v2間で、バイアス抵抗器R281、R282を介して順方向に定常電流を流しているダイオードブリッジDH281、DH282、DH283、DH284へ入力される。この入力された受信信号は、このダイオードブリッジが低いインピーダンスのオン状態となっているので、電流出力型増幅回路29のNPNトランジスタQ291のベース端子に同じ信号レベルの信号が現れる。   On the other hand, this received signal is a diode bridge DH281, DH282, DH283, DH284 in which a steady current flows in the forward direction via the bias resistors R281, R282 between the voltage source v1 and the power source v2 of the large signal amplitude limiting circuit 28. Is input. In the input received signal, since the diode bridge is in an ON state with a low impedance, a signal having the same signal level appears at the base terminal of the NPN transistor Q291 of the current output type amplifier circuit 29.

受信信号がベース端子に入力され、そのエミッタ端子がエミッタ抵抗R291を介して電源v3に接続しているNPNトランジスタQ291は、このエミッタ電圧と電源v3で決定される受信信号電流に必要な定常電流が流れて、これの電流増幅率が十分大きいためNPNトランジスタQ291のコレクタに流れる信号電流が近似的にはこのエミッタに発生される信号電圧とエミッタ抵抗R291の抵抗値で決まる。   The NPN transistor Q291, whose received signal is input to the base terminal and whose emitter terminal is connected to the power source v3 via the emitter resistor R291, has a steady current required for the received signal current determined by this emitter voltage and the power source v3. Since this current amplification factor is sufficiently large, the signal current flowing through the collector of the NPN transistor Q291 is approximately determined by the signal voltage generated at the emitter and the resistance value of the emitter resistor R291.

電流出力型増幅回路29のソースフォロワ接続したNチャネルMOS電界効果トランジスタQ292のゲート端子を電源v4に接続して、NPNトランジスタQ291のコレクタに流れる信号電流はNチャネルMOS電界効果トランジスタQ292のソース側からドレインに流れる。したがって、ドレインに接続したダイオードD291を流れて、ケーブル24により接続している本体部20の電圧変換素子23の抵抗器R231で、受信信号電流を受信信号電圧に変換する。この受信信号電圧を本体部20の前置増幅器27で増幅して、図示していない超音波診断装置体部20の画像信号処理・表示手段により受信信号を処理して超音波画像を表示する。   The gate terminal of the N channel MOS field effect transistor Q292 connected in the source follower of the current output type amplifier circuit 29 is connected to the power source v4, and the signal current flowing through the collector of the NPN transistor Q291 is from the source side of the N channel MOS field effect transistor Q292. Flows to the drain. Therefore, it flows through the diode D291 connected to the drain, and the received signal current is converted into the received signal voltage by the resistor R231 of the voltage converting element 23 of the main body 20 connected by the cable 24. The received signal voltage is amplified by the preamplifier 27 of the main body unit 20, and the received signal is processed by an image signal processing / display unit of the ultrasonic diagnostic apparatus body unit 20 (not shown) to display an ultrasonic image.

なお、超音波診断装置が電子スキャン方式で、プローブ内に複数の超音波振動子を備えるものでは、超音波振動子それぞれに、上述の電圧変換素子23、小信号振幅制限回路26、大信号振幅制限回路28、および電流出力型増幅回路29が設けられる。   When the ultrasonic diagnostic apparatus is an electronic scan type and includes a plurality of ultrasonic transducers in the probe, each of the ultrasonic transducers includes the voltage conversion element 23, the small signal amplitude limiting circuit 26, and the large signal amplitude. A limiting circuit 28 and a current output type amplifier circuit 29 are provided.

本実施形態によれば、プローブにパラレルダイオードの順方向特性を使用する大振幅の駆動信号のみが通過する回路、並びに前段にバイアス電圧を加えたダイオードブリッジによる両極性の大振幅信号を制限する回路と、後段に駆動送信電圧に耐え得る電流出力型の増幅変換回路を備え、その出力に受信電流を電圧に変換するインピーダンス素子を本体部に設けて、帯域特性の良い両極性波形の送信信号および受信信号を処理することができるので、画質性能の高い超音波画像を得ることができる。また、受信電流を電圧に変換するインピーダンス素子が本体側に備えるので、プローブ内部の発熱を抑えた低消費電力にすることができる効果もある。   According to the present embodiment, a circuit that allows only a large-amplitude drive signal using the forward characteristics of a parallel diode to pass through the probe, and a circuit that limits a bipolar large-amplitude signal by a diode bridge to which a bias voltage is added in the previous stage. And a current output type amplification conversion circuit capable of withstanding the drive transmission voltage in the subsequent stage, and an impedance element for converting the reception current into voltage is provided in the output to the main body, so that the transmission signal of the bipolar waveform with good band characteristics and Since the received signal can be processed, an ultrasonic image with high image quality performance can be obtained. In addition, since the impedance element for converting the received current into voltage is provided on the main body side, there is an effect that the power consumption can be reduced while suppressing the heat generation inside the probe.

図3は、より具体化した第3の実施形態を示す回路構成図である。   FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a more specific third embodiment.

本実施形態は、図3に示すように、大きくは、超音波診断装置本体部30と、超音波プローブ部31、および本体部30とプローブ部31を電気的に接続するためのケーブル34から構成される。これらの各部を構成する詳細な回路構成において、図2で示した第2の実施形態の詳細な回路構成と全く同じ構成あるいは素子となる部分には、図2と同じ符号にて表示してある。図3に示す第3の実施形態において、第2の実施形態と異なる回路部分は、プローブ31に備えるNチャンネルMOS型電界効果トランジスタによる電流出力方増幅回路32である。   As shown in FIG. 3, the present embodiment mainly includes an ultrasonic diagnostic apparatus main body 30, an ultrasonic probe section 31, and a cable 34 for electrically connecting the main body section 30 and the probe section 31. Is done. In the detailed circuit configuration that constitutes each of these parts, parts that are the same configuration or elements as the detailed circuit configuration of the second embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as in FIG. . In the third embodiment shown in FIG. 3, a circuit portion different from the second embodiment is a current output side amplifying circuit 32 using an N-channel MOS field effect transistor provided in the probe 31.

本実施形態の電流出力型増幅回路32は、大信号振幅制限回路28の出力にゲート端子を接続するNチャンネルMOS型電界効果トランジスタQH321と、これのドレイン端子にカソードが接続され、アノードをケーブル34のプローブ側端に接続するダイオードDH321とにより構成される。このダイオードDH321およびNチャンネルMOS型電界効果トランジスタQH321のソース・ドレイン耐圧は、ケーブル34を介して送信される送信駆動電圧に耐える耐電圧特性を有する素子であり、抵抗R321はソース抵抗である。   In the current output type amplifier circuit 32 of this embodiment, an N-channel MOS field effect transistor QH321 having a gate terminal connected to the output of the large signal amplitude limiting circuit 28, a cathode connected to the drain terminal thereof, and an anode connected to the cable 34 And a diode DH321 connected to the probe side end. The source / drain withstand voltage of the diode DH321 and the N-channel MOS field effect transistor QH321 is an element having a withstand voltage characteristic that can withstand a transmission drive voltage transmitted via the cable 34, and the resistor R321 is a source resistance.

図3に示す本実施形態の超音波診断装置本体部30あるいはプローブ部31において、図2と同じ符号が付された回路は、第2の実施形態において説明したと同様に作用、動作する。本実施形態の作用、動作を、前述の第2の実施形態の回路構成の異なる高耐圧電流出力型増幅回路32について、具体的に説明する。   In the ultrasonic diagnostic apparatus main body 30 or the probe unit 31 of the present embodiment shown in FIG. 3, the circuits denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2 operate and operate in the same manner as described in the second embodiment. The operation and operation of the present embodiment will be specifically described for the high withstand voltage current output type amplifier circuit 32 having the circuit configuration different from that of the second embodiment.

ケーブル34を介して、本体部30からプローブ部31に入力された両極性1波矩形波の超音波送信駆動信号は、小信号振幅制限回路26に入力されると共に、ダイオードDH321のアノードに印加される。   The bipolar one-wave rectangular wave ultrasonic transmission drive signal input from the main body unit 30 to the probe unit 31 via the cable 34 is input to the small signal amplitude limiting circuit 26 and applied to the anode of the diode DH321. The

この印加された負極性の信号は、ダイオードDH321の逆バイアス状態になるため、阻止される。また、正極性の信号は、ダイオードDH321を流れて、NチャンネルMOS型電界効果トランジスタQH321のドレイン端子に加わるが、Nチャネル型を使用しているので、ドレイン端子は正極性信号に対しては高いインピーダンスとなって、さらに超音波送信駆動電圧の最大値より高いドレイン・ソース間耐電圧特性の素子を使用して、同じく阻止される。   The applied negative signal is blocked because the diode DH321 is in a reverse bias state. The positive signal flows through the diode DH321 and is applied to the drain terminal of the N-channel MOS field effect transistor QH321. However, since the N-channel type is used, the drain terminal is higher than the positive signal. It is also blocked by using an element having a drain-source withstand voltage characteristic that becomes an impedance and is higher than the maximum value of the ultrasonic transmission drive voltage.

一方、大信号振幅制限回路28から電流出力型増幅回路32に入力される受信信号が、そのソース端子がソース抵抗R321を介して電源v6に接続されて定常電流を流しているNチャンネルMOS型電界効果トランジスタQH321のゲート端子に印加される。この印加された受信信号がこれのソース端子に現れるため、その受信信号電圧とソース抵抗R321で決まる電流変化がドレイン端子に出力され受信信号電流となる。この受信信号電流は、ケーブル34を介して、本体部30の電圧変換素子23の抵抗器R231を流れて、この受信信号を前置増幅器27で増幅して、図示していない本体部30の画像信号処理・表示手段により受信信号を処理して超音波画像を表示する。   On the other hand, the received signal input from the large signal amplitude limiter circuit 28 to the current output type amplifier circuit 32 has an N-channel MOS type electric field in which the source terminal is connected to the power source v6 via the source resistor R321 and a steady current flows. Applied to the gate terminal of the effect transistor QH321. Since this applied received signal appears at its source terminal, a current change determined by the received signal voltage and the source resistance R321 is output to the drain terminal and becomes a received signal current. This received signal current flows through the resistor R231 of the voltage conversion element 23 of the main body 30 via the cable 34, and the received signal is amplified by the preamplifier 27 to obtain an image of the main body 30 (not shown). The received signal is processed by the signal processing / display means to display an ultrasonic image.

本実施形態によれば、電流出力型増幅回路をNチャンネルMOS型電界効果トランジスタおよびダイオードにより構成することができ、付加電源もソース側の1つと簡便になるので、プローブ内部に設ける回路の部品、配線を少なくでき、コストを抑えることができる。また、部品数の削減と共に、消費電力もさらに抑えられ発熱の対策が不要となって、プローブを小さくできる利点もある。   According to the present embodiment, the current output type amplifier circuit can be constituted by an N-channel MOS field effect transistor and a diode, and the additional power source can be simplified as one on the source side. Wiring can be reduced and costs can be reduced. In addition to the reduction in the number of parts, the power consumption is further suppressed, so that no countermeasures against heat generation are required, and the probe can be made smaller.

本発明の第1の実施形態を示すブロック構成図。The block block diagram which shows the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態を示す回路構成図。The circuit block diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示す回路構成図。The circuit block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. 異なる超音波駆動波形とその周波数特性を示す図。The figure which shows a different ultrasonic drive waveform and its frequency characteristic.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30・・・本体部、
11、21・・・送信駆動部、
12、22・・・前置増幅部、
13、23・・・電圧変換素子、
14、24、34・・・ケーブル、
15、25、31・・・プローブ部、
16、26・・・小信号振幅制限回路、
17、27・・・超音波振動子、
18、28・・・大信号振幅制限回路、
19、29、32・・・電流出力型増幅回路、
41・・・正極性一波波形、
42・・・両極性一波波形、
43・・・正極性二波波形、
45・・・正極性一波波形の周波数特性、
46・・・両極性一波波形の周波数特性、
47・・・正極性二波波形の周波数特性。
10, 20, 30 ... main body,
11, 21 ... transmission drive unit,
12, 22 ... Preamplifier,
13, 23 ... voltage conversion element,
14, 24, 34 ... cable,
15, 25, 31 ... probe part,
16, 26... Small signal amplitude limiting circuit,
17, 27 ... ultrasonic transducer,
18, 28... Large signal amplitude limiting circuit,
19, 29, 32 ... current output type amplifier circuit,
41 ... Positive wave waveform
42: Bipolar single wave waveform,
43 ... Positive two-wave waveform,
45... Frequency characteristics of a positive single wave waveform,
46: Frequency characteristics of a single waveform of bipolar polarity,
47: Frequency characteristics of a positive two-wave waveform.

Claims (7)

超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、
前記プローブ部は、
前記送信信号が第1の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する小振幅制限手段と、
前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第2の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する大振幅制限手段と、
この大振幅制限手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記小振幅制限手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、
前記本体部は、
前記送信信号を出力する送信手段と、
この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段と、
を具備してなることを特徴とする超音波診断装置。
A probe unit that drives an ultrasonic transducer and receives a received signal from the ultrasonic transducer, and a transmission that is connected to the probe unit via a cable and changes to positive and negative polarities applied to the ultrasonic transducer A main body for generating a signal and processing the signal received by the ultrasonic transducer,
The probe section is
A small amplitude limiting means for applying the transmission signal to the ultrasonic transducer when the transmission signal has a first predetermined amplitude or more;
Large amplitude limiting means for receiving a reception signal having a second predetermined amplitude or less, which is received by the ultrasonic transducer and extremely smaller than the transmission signal, as an output voltage signal;
The output voltage signal output by the large amplitude limiting means is converted into a current signal, and has a current output type amplifying means connected to the input terminal of the small amplitude limiting means with high withstand voltage characteristics,
The main body is
A transmission means for outputting the transmission signal;
Voltage conversion means connected to the output end of the transmission means, for converting the current signal output from the current output type amplification means into a voltage signal;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、
前記プローブ部は、
前記送信信号が第1の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する第1のスイッチ手段と、
前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第2の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する第2のスイッチ手段と、
この第2のスイッチ手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記第1のスイッチ手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、
前記本体部は、
前記送信信号を出力する送信手段と、
この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段と、
を具備してなることを特徴とする超音波診断装置。
A probe unit that drives an ultrasonic transducer and receives a received signal from the ultrasonic transducer, and a transmission that is connected to the probe unit via a cable and changes to positive and negative polarities applied to the ultrasonic transducer A main body for generating a signal and processing the signal received by the ultrasonic transducer,
The probe section is
First switch means for applying the transmission signal to the ultrasonic transducer when the transmission signal has a first predetermined amplitude or more;
Second switch means for receiving, as an output voltage signal, a reception signal received by the ultrasonic transducer and having a second predetermined amplitude or less that is extremely smaller than the transmission signal;
An output voltage signal output by the second switch means is converted into a current signal, and has a current output type amplifying means connected to the input end of the first switch means with a high withstand voltage characteristic;
The main body is
A transmission means for outputting the transmission signal;
Voltage conversion means connected to the output end of the transmission means, for converting the current signal output from the current output type amplification means into a voltage signal;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記プローブ部には複数の超音波振動子を備え、超音波振動子それぞれに前記小振幅制限手段、前記大振幅制限手段、前記電流出力型増幅手段が前記プローブ部に設けられ、前記ケーブルは複数の導線を備えて、前記本体部には、この導線毎に前記電圧変換手段を具備してなることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The probe unit includes a plurality of ultrasonic transducers, and each of the ultrasonic transducers is provided with the small amplitude limiting unit, the large amplitude limiting unit, and the current output type amplifying unit in the probe unit, and the cable includes a plurality of cables. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the main body portion includes the voltage conversion unit for each of the conductive wires. 前記小振幅制限手段は、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第1のダイオードリミッタ回路により構成され、このダイオードの順方向降下電圧が前記第1の所定振幅であり、前記順方向降下電圧より大きい振幅の信号を通過させることを特徴とする請求項1または3記載の超音波診断装置。   The small amplitude limiting means is constituted by a first diode limiter circuit in which a cathode and an anode are connected in parallel with each other, and a forward drop voltage of the diode is the first predetermined amplitude. 4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a signal having a large amplitude is passed. 前記大振幅制限手段は、第1のバイアス電源に接続する第1のバイアス抵抗と第2のバイアス電源に接続する第2のバイアス抵抗により順方向電流が流されるダイオードブリッジ回路のカソード・アノード接続点を入力とし、他方のカソード・アノード接続点が、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第2のダイオードリミッタ回路により接地されて構成され、前記ダイオードブリッジが過大な入力信号に対しては逆バイアスされてこの入力信号の通過を阻止し、一方前記第2の所定振幅以下の小振幅入力信号に対しては順方向バイアスでこれが通過して前記他方のカソード・アノード接続点に出力することを特徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載の超音波診断装置。   The large amplitude limiting means includes a cathode-anode connection point of a diode bridge circuit in which a forward current flows by a first bias resistor connected to a first bias power source and a second bias resistor connected to a second bias power source. And the other cathode-anode connection point is grounded by a second diode limiter circuit in which the cathode and the anode are connected in parallel with each other, and the diode bridge is reverse-biased for an excessive input signal. The input signal is prevented from passing through, while the small-amplitude input signal having the second predetermined amplitude or less is passed through with a forward bias and output to the other cathode-anode connection point. The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1, 3, and 4. 前記電流出力型増幅手段は、第3の電源にエミッタ抵抗を介してエミッタを接続する第1のトランジスタのベースを入力とし、このトランジスタのコレクタが第4の電源にゲートを接続する第2のNチャンネル電界効果トランジスタのソースに接続され、これのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ベースに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とする請求項1、3、4、5のいずれかに記載の超音波診断装置。   The current output type amplifying means takes as input a base of a first transistor that connects the emitter to the third power source through an emitter resistor, and the collector of this transistor connects the second N to the gate of the fourth power source. The channel field effect transistor is connected to the source, the cathode of the diode is connected to the drain of the channel field effect transistor, the anode is connected to the end on the probe side of the cable, and the voltage signal applied to the base is 6. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic diagnostic apparatus converts the current signal to flow through a diode and outputs the current signal. 前記電流出力型増幅手段は、第5の電源にソース抵抗を介して接続する第3のNチャンネル電界効果トランジスタのゲートを入力とし、このトランジスタのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ゲートに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とする請求項1、3、4、5のいずれかに記載の超音波診断装置。   The current output type amplifying means has a gate of a third N-channel field effect transistor connected to a fifth power source through a source resistor as an input, a cathode of a diode is connected to the drain of the transistor, and an anode thereof is A voltage signal applied to the gate is converted into a current signal flowing through the diode and is output by being connected to an end portion of the cable on the probe portion side. The ultrasonic diagnostic apparatus in any one of.
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