JP2011098043A - 超音波診断装置および超音波プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】高圧スイッチの限られた耐圧の中でより大きな送信振幅の送信信号を用いた超音波送信を行うことを可能とする。
【解決手段】送信信号生成回路４２ｂは、超音波を送信させるために超音波振動子４１ａに供給するための送信信号を生成する。高圧スイッチ４２ａは、複数の超音波振動子４１ａのうちの一部を選択し、この選択した超音波振動子４１ａに送信信号を供給する。直列共振コイル４１ｂは、高圧スイッチ４２ａから超音波振動子４１ａへと供給される送信信号が通過するように配置されている。そしてマッチング抵抗４２ｅを、送信信号生成回路４２ｂから超音波振動子４１ａまでの送信信号の伝達経路に一端を接続するとともに他端を接地した状態で設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、超音波の被検体内での反射の様子に基づいて被検体内に関する画像を生成する超音波診断装置およびこの超音波診断装置の構成要素の１つである超音波プローブに関する。

超音波診断装置では、送受信の感度を向上させるために、超音波振動子に共振コイルを直列接続することが行われている。しかしながら、送信信号が共振コイルの共振周波数から大きく外れる高調波成分を持つ矩形波である場合、高調波成分に対してミスマッチングが大きいために大振幅のリンギング成分が発生する。

ところで超音波診断装置では、回路規模を制限するために送信回路を超音波振動子よりも少数とし、超音波振動子を高圧スイッチによって選択的に送信回路に接続することも行われている。

上記の両構成を兼ね備える超音波診断装置では、高圧スイッチは上記の大振幅のリンギング成分に耐える必要がある。しかしながら、高圧スイッチは、そのサイズや価格などの制約から、耐圧には限りがある。そして限られた耐圧の高圧スイッチの破損を防ぐために従来は、送信電圧を高圧スイッチの耐圧に対して十分に小さく設定していた。

特開２００４−３５８１０５号公報

以上のように従来は、送信電圧が大幅に制限されていた。

例えば、共振コイルおよび高圧スイッチを備えた既存の超音波診断装置における送信回路の出力波形と高圧スイッチの出力波形とをシミュレーションにより調査したところ、送信回路の出力波形の振幅が約２０Ｖppであるのに対して高圧スイッチの出力波形の振幅が約４０Ｖppにも及ぶことがあった。この場合には、高圧スイッチの耐圧に対して１／２以下の送信振幅でしか送信できないことになる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、高圧スイッチの限られた耐圧の中でより大きな送信振幅の送信信号を用いた超音波送信を行うことを可能とすることにある。

本発明の第１の態様による超音波診断装置は、複数の超音波振動子を備え、この複数の超音波振動子のうちの少なくとも一部から送信される超音波の被検体内での反射の様子に基づいて前記被検体内に関する画像を生成する超音波診断装置であって、前記超音波を送信させるために前記超音波振動子に供給するための送信信号を生成する生成手段と、前記複数の超音波振動子のうちの一部を選択し、この選択した超音波振動子に前記生成手段により生成された送信信号を供給する選択手段と、前記選択手段から前記超音波振動子へと供給される前記送信信号が通過するように配置された複数の共振コイルと、前記生成手段から前記超音波振動子までの前記送信信号の伝達経路に一端が接続されるとともに他端が接地された１つまたは複数のダンピング負荷とを備える。

本発明の第１の態様による超音波プローブは、超音波の被検体内での反射の様子に基づいて前記被検体内に関する画像を生成する超音波診断装置を、前記超音波を送信させるための送信信号を生成する生成手段と、複数の伝達経路の一部を選択し、この選択した伝達経路に前記生成手段により生成された送信信号を出力する選択手段とを具備したメインユニットとともに構成する超音波プローブであって、前記複数の伝達経路にそれぞれ介挿された複数の共振コイルと、前記複数の伝達経路のそれぞれに接続され、当該接続された伝達経路を介して供給される前記送信信号に応じて前記超音波を送信する複数の超音波振動子と、前記複数の伝達経路のそれぞれに一端が接続されるとともに他端が接地された複数のダンピング負荷とを備える。

本発明によれば、高圧スイッチの限られた耐圧の中でより大きな送信振幅の送信信号を用いた超音波送信を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。 超音波診断装置の第１の実施形態における特徴的な構成を示す図。 図３中の送信信号生成回路が出力する送信信号の波形の一例を示す図。 図３中のマッチング抵抗が存在しない場合における高圧スイッチからの出力信号の波形の一例を示す図。 第１の実施形態における図３中の高圧スイッチからの出力信号の波形の一例を示す図。 超音波診断装置の第２の実施形態における特徴的な構成を示す図。 超音波診断装置の第３の実施形態における特徴的な構成を示す図。 図７中のマッチング抵抗が存在しない場合における超音波振動子への入力信号の基本波成分の波形の一例を示す図。 第１の実施形態における超音波振動子への入力信号の基本波成分の波形の一例を示す図。 超音波診断装置の第４の実施形態における特徴的な構成を示す図。 図８に示した波形と第４の実施形態における図１０中の超音波振動子への入力信号の基本波成分の波形とを重ねて表した図。 超音波診断装置の第５の実施形態における特徴的な構成を示す図。 超音波診断装置の第６の実施形態における特徴的な構成を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は本実施形態に係る超音波診断装置１００のブロック図である。

超音波診断装置１００は、メインユニット１１に、超音波プローブ１２、入力装置１３およびモニタ１４を接続して構成される。メインユニット１１はさらに、送受信ユニット２１、Ｂモード処理ユニット２２、ドプラ処理ユニット２３、画像生成回路２４、画像メモリ２５、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２６、内部記憶装置２７、ソフトウェア格納部２８、画像解析部２９およびインタフェース部３０を含む。

超音波プローブ１２は、圧電セラミック等の音響／電気可逆的変換素子としての超音波振動子を複数有する。複数の超音波振動子は並列され、超音波プローブ１２の先端に装備される。超音波プローブ１２は、送受信ユニット２１からの供給される送信信号に基づき超音波を発生する。超音波プローブ１２はまた、上記の発生した超音波が被検体２００で反射して生じた反射波を電気信号（エコー信号）に変換する。超音波プローブ１２は、メインユニット１１および超音波プローブ１２の双方に固定的に接続されたケーブルを介してメインユニット１１に接続されていても良いし、メインユニット１１および超音波プローブ１２のいずれか一方に対して着脱可能なケーブルを介してメインユニット１１に接続されても良い。あるいは超音波プローブ１２は、無線通信チャネルを介してメインユニット１１に接続されても良い。超音波プローブ１２は、複数種類のものが任意にメインユニット１１に接続され得る。

入力装置１３は、オペレータからの各種条件や関心領域（ＲＯＩ）などの指定を入力する。入力装置１３は、例えば各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード、あるいはタッチコマンドスクリーン等の周知の入力デバイスを適宜に含み得る。

モニタ１４は、画像生成回路２４からの画像信号が表す画像を表示する。モニタ１４としては、例えば液晶表示器やＣＲＴ（cathode-ray tube）などの周知の表示装置を利用できる。

送受信ユニット２１は、制御プロセッサ２６の制御の下に送信信号を生成し、超音波プローブ１２へ供給する。送受信ユニット１２は、超音波プローブ１２から出力された複数チャネルの受信信号を合成する。送受信ユニットは、この合成により得られたエコー信号をＢモード処理ユニット２２およびドプラ処理ユニット２３に送る。

Ｂモード処理ユニット２２は、対数変換器、包絡線検波回路およびアナログディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ等を内蔵している。対数変換器は、エコー信号を対数変換する。包絡線検波回路は、対数変換器からの出力信号の包絡線を検波する。アナログディジタルコンバータは、包絡線検波回路による検波信号をディジタル化し、検波データとして出力する。

ドプラ処理ユニット２３は、エコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求め、この血流情報を出力する。

画像生成回路２４は、Ｂモード処理ユニット２２から出力された検波データに基づいて、フレーム相関や座標変換などの空間的分布情報を演算し、この空間的分布情報を表す超音波診断画像を生成する。また画像生成回路２４は、ドプラ処理ユニット２３から出力された血流情報に基づいて、平均速度画像、分散画像、パワー画像、あるいはこれらの組み合わせ画像を超音波診断画像として生成する。画像生成回路２４は、これらの超音波診断画像を画像メモリ２５に表示画像として展開する。そして画像生成回路２４は、画像メモリ２５に展開された表示画像を表す画像信号をモニタ１４へ出力する。

画像メモリ２５は、モニタ１４に表示するための表示画像のデータを展開した状態で記憶する。

制御プロセッサ２６には、バスを介して送受信ユニット２１、画像メモリ２５、内部記憶装置２７、ソフトウェア格納部２８、画像解析部２９およびインタフェース部３０が接続されている。制御プロセッサ２６は、内部記憶装置２７に記憶された装置制御プログラムに従って動作することにより、既存の超音波診断装置が備える各種の機能を実現するように超音波診断装置１００の各部を制御する。

内部記憶装置２７は、装置制御プログラムおよびデータ群を記憶する。内部記憶装置２７が記憶するデータ群には、診断プロトコルや送受信条件を表すデータが含まれる。またデータ群には、後述する標準補正値を表すデータが含まれる。

ソフトウェア格納部２８は、制御プロセッサ２６が上記の制御を実行するための手順を記述したソフトウェアを格納する。

画像解析部２９は、画像メモリ２５に記憶された表示画像データに基づいて検査対象物についての表面の輪郭を抽出する。画像解析部２９は、抽出した輪郭に関する特徴値を測定する。そして画像解析部２９は、測定した特徴値を制御プロセッサ２６により設定された補正率に従って変化させるように輪郭を補正する。

インタフェース部３０は、入力装置１３、ネットワーク、あるいは外部記憶装置（図示せず）等と制御プロセッサ２６との情報の授受を仲介する。

以上が超音波診断装置１００の基本構成である。以下においては、基本構成は同様であるものの、一部の構成がそれぞれ異なるいくつかの実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図２は超音波診断装置１００の第１の実施形態における特徴的な構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図２に示すように第１の実施形態において、超音波プローブ１２は複数の振動子ユニット４１を備え、送受信ユニット２１は複数の送受信回路４２、制御信号生成部４３および合成部４４を備える。

複数の振動子ユニット４１はそれぞれ、超音波振動子４１ａおよび直列共振コイル４１ｂを備える。超音波振動子４１ａは、一端が接地されるとともに、他端が回路基板に形成されたパターン４１ｃを介して直列共振コイル４１ｂの一端に接続されている。直列共振コイル４１ｂの他端は送受信ユニットに接続される。なお、複数の振動子ユニット４１はそれぞれ、複数のチャネルにそれぞれ対応した複数のグループのいずれかに属するようにグループ分けされている。

複数の送受信回路４２はそれぞれ、高圧スイッチ（ＨＶＳＷ）４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、受信アンプ４２ｃ、送受信スイッチ（ＴＲＳＷ）４２ｄおよびマッチング抵抗４２ｅを備える。

各送受信回路４２は、上記の複数のチャネルにそれぞれ対応付けられる。そして各送受信回路４２の高圧スイッチ４２ａには、同じチャネルに対応したグループに属する振動子ユニット４１がそれぞれ接続される。高圧スイッチ４２ａは、接続されている複数の振動子ユニット４１のうちの一部を選択する。なお、以下においては、高圧スイッチ４２ａは複数の振動子ユニット４１のうちの１つのみを選択することとして説明する。

送信信号生成回路４２ｂは、超音波振動子４１ａへと供給するべき送信信号を生成する。

受信アンプ４２ｃは、超音波振動子４１ａから出力される受信信号を増幅する。

送受信スイッチ４２ｄは、送信時には送信信号生成回路４２ｂを、また受信時には受信アンプ４２ｃをそれぞれ選択する。

高圧スイッチ４２ａが選択している振動子ユニット４１と送受信スイッチ４２ｄが選択している送信信号生成回路４２ｂまたは受信アンプ４２ｃとは、回路基板に形成されたパターン４２ｆを含んだ伝達経路を介して互いに接続される。

マッチング抵抗４２ｅは、高圧スイッチ４２ａと送受信スイッチ４２ｄとの間の伝達経路に一端が接続され、他端は接地されている。ただし、マッチング抵抗４２ｅの一端は、送信信号生成回路４２ｂから出力された送信信号を超音波振動子４１ａまで伝達する経路の任意の箇所に接続されていれば良い。すなわちマッチング抵抗４２ｅは例えば、送信信号生成回路４２ｂと送受信スイッチ４２ｄとを接続する信号線に接続されても良い。また、複数のマッチング抵抗４２ｅを、高圧スイッチ４２ａと各振動子ユニット４１とを接続する信号線のそれぞれに送受信ユニット２１の内部にて接続しても良い。なおマッチング抵抗４２ｅの抵抗値は、伝送線路であるケーブルやプリント板のパターンの特性インピーダンスんじ合わせることが望ましい。一般的には、ケーブルやパターンのインピーダンスは５０Ω程度である。この場合には、マッチング抵抗４２ｅの抵抗値を５０Ω程度とすることが望ましい。しかしながら、マッチング抵抗４２ｅをケーブルやパターンのインピーダンスの１／２〜２倍程度の抵抗値であっても良い。

制御信号生成部４３は、制御プロセッサ２６から与えられる制御コマンドに応じて、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂおよび送受信スイッチ４２ｄのそれぞれを制御する制御信号を生成する。

合成部４４は、複数の送受信回路４２のそれぞれに設けられた受信アンプ４２ｃがそれぞれ出力する受信信号を合成する。

次に超音波診断装置１００の第１の実施形態における動作について説明する。なおここでは、第１の実施形態における特徴的な動作のみについて説明し、周知の動作については説明を省略する。

送信信号生成回路４２ｂは、制御プロセッサ２６から指示された周波数、位相および振幅を持った矩形波を送信信号として生成し、出力する。この送信信号は、送信期間において送受信スイッチ４２ｄによって選択されて、高圧スイッチ４２ａに入力される。高圧スイッチ４２ａは、接続されている複数の振動子ユニット４１のいずれかを制御プロセッサ２６からの制御の下に選択しており、この選択している振動子ユニット４１へと上記の入力された送信信号を出力する。高圧スイッチ４２ａにより選択されている振動子ユニット４１では、高圧スイッチ４２ａから出力された送信信号が直列共振コイル４１ｂを通って超音波振動子４１ａへと供給される。これにより、超音波振動子４１ａが駆動され、送信信号に応じた超音波が発生される。

このように発生された超音波が被検体２００で反射することにより生じた反射波が各超音波振動子４１ａに到達すると、各超音波振動子４１ａはこの反射波に応じた受信信号を出力する。高圧スイッチ４２ａにより選択されている振動子ユニット４１の超音波振動子４１ａが出力した受信信号は、直列共振コイル４１ｂおよび高圧スイッチ４２ａを介して送受信スイッチ４２ｄに入力される。この受信信号は、受信期間において送受信スイッチ４２ｄにより選択される受信アンプ４２ｃに入力される。そして受信信号は、受信アンプ４２ｃで増幅された後に、合成部４４に入力される。合成部４４には、複数の送受信回路４２のそれぞれから受信信号が入力される。合成部４４は、これらの複数の受信信号を合成する。この合成は具体的には例えば、各チャネルの受信信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延を個別に与え、その後に加算することにより行われる。

さて、上記のような動作の中で、送信信号に含まれる高調波成分の周波数が直列共振コイル４１ｂの共振周波数から大きく外れることがある。この場合、マッチング抵抗４２ｅがダンピング負荷として機能し、直列共振コイル４１ｂと高調波成分とのミスマッチングが緩和される。この結果、高圧スイッチ４２ａからの出力信号に生じるリンギング波形の振幅が良くされることになる。

図３は送信信号生成回路４２ｂが出力する送信信号の波形の一例を示す図である。図４はマッチング抵抗４２ｅが存在しない場合における高圧スイッチ４２ａからの出力信号の波形の一例を示す図である。図５は第１の実施形態における高圧スイッチ４２ａからの出力信号の波形の一例を示す図である。なお、マッチング抵抗４２ｅの抵抗値は５０Ωに設定している。

送信信号が図３に示すような２０Ｖppの矩形波であるとき、マッチング抵抗４２ｅが存在しない場合には、高圧スイッチ４２ａからの出力信号には図４に示すような大きなリンギングが発生する。そしてこの場合の高圧スイッチ４２ａからの出力信号の振幅は４１Ｖppに増大している。しかしながら、第１の実施形態の超音波診断装置１００では、マッチング抵抗４２ｅの働きにより、高圧スイッチ４２ａからの出力信号に生じるリンギングは、図５に示すように図４よりも小さく抑えられる。そしてこの場合の高圧スイッチ４２ａからの出力信号の振幅は２６Ｖppであった。つまり、リンギングによる送信振幅の増大率は、従来は２０５％であったのに対して、第１の実施形態の超音波診断装置１００では１３０％に抑えられる。

さて、高圧スイッチ４２ａとして半導体スイッチを使用する場合、現状における耐圧は例えば２００Ｖpp程度である。リンギングを生じた状態での送信信号の振幅を２００Ｖpp以下に抑えるための送信信号生成回路４２ｂからの出力段階での送信信号の振幅は、従来は約９７Ｖpp以下に制限する必要があったが、第１の実施形態の超音波診断装置１００では約１５３Ｖppまで許容される。つまり、第１の実施形態の超音波診断装置１００では、送信信号生成回路４２ｂが生成する送信信号の最大振幅（以下、最大送信振幅と称する）を従来に比べて約５割も向上できる。

（第２の実施形態）
ところで、前述の第１の実施形態における送受信ユニット２１の構造であると、マッチング抵抗４２ｅが受信時における負荷として機能し、受信信号の振幅が低下してしまう。第２の実施形態における超音波診断装置１００は、上記の不具合への対策を講じたものである。

図６は超音波診断装置１００の第２の実施形態における特徴的な構成を示す図である。なお、図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６に示すように第２の実施形態において、送受信ユニット２１は合成部４４、複数の送受信回路４５および制御信号生成部４６を備える。すなわち第２の実施形態における送受信ユニット２１は、第１の実施形態における送受信回路４２および制御信号生成部４３に代えて送受信回路４５および制御信号生成部４６を備える。

送受信回路４５は、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、受信アンプ４２ｃ、送受信スイッチ（ＴＲＳＷ）４２ｄ、マッチング抵抗４２ｅおよび送信スイッチ（ＴＸＳＷ）４５ａを備える。すなわち送受信回路４５は、送受信回路４２に送信スイッチ４５ａを付加して構成される。

送信スイッチ４５ａは、マッチング抵抗４２ｅに直列接続されている。送信スイッチ４５ａは、制御信号生成部４６から与えられる制御信号によってオン／オフされる。送信スイッチ４５ａとしては、例えば半導体の高圧スイッチを利用できる。

制御信号生成部４６は、制御プロセッサ２６から与えられる制御コマンドに応じて、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、送受信スイッチ４２ｄおよび送信スイッチ４５ａのそれぞれを制御する制御信号を生成する。

さらに第２の実施形態における超音波診断装置１００では、送信期間にはオンとなり、かつ受診期間にはオフとなるように送信スイッチ４５ａを制御する機能を制御プロセッサ２６が備える。

以上のような第２の実施形態における超音波診断装置１００では、基本的には第１の実施形態における超音波診断装置１００と同様に動作する。

しかしながら制御プロセッサ２６は、送信期間の開始タイミングにおいて送信スイッチ４５ａをオンとする制御コマンドを制御信号生成部４６に与える。そうすると制御信号生成部４６は、送信スイッチ４５ａに与える制御信号をオンを示す状態とする。これに応じて送信スイッチ４５ａはオンとなる。送信スイッチ４５ａがオンであれば、マッチング抵抗４２ｅは送信スイッチ４５ａを介して接地され、電気的に有効となる。従って、第１の実施形態で説明したようにマッチング抵抗４２ｅが機能する。

一方で制御プロセッサ２６は、受信期間の開始タイミングにおいて送信スイッチ４５ａをオフとする制御コマンドを制御信号生成部４６に与える。そうすると制御信号生成部４６は、送信スイッチ４５ａに与える制御信号をオフを示す状態とする。これに応じて送信スイッチ４５ａはオフとなる。送信スイッチ４５ａがオフであると、マッチング抵抗４２ｅは送信スイッチ４５ａを介して接地されず、電気的に無効となる。従って、マッチング抵抗４２ｅの作用により受信信号の振幅が低下することはない。

（第３の実施形態）
図７は超音波診断装置１００の第３の実施形態における特徴的な構成を示す図である。なお、図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように第３の実施形態において、送受信ユニット２１は制御信号生成部４３、合成部４４および複数の送受信回路４７を備える。すなわち第３の実施形態における送受信ユニット２１は、第１の実施形態における送受信回路４２に代えて送受信回路４７を備える。

送受信回路４７は、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、受信アンプ４２ｃ、送受信スイッチ（ＴＲＳＷ）４２ｄ、マッチング抵抗４２ｅおよびダイオードスイッチ４７ａを備える。すなわち送受信回路４７は、送受信回路４２にダイオードスイッチ４７ａを付加して構成される。

ダイオードスイッチ４７ａは、マッチング抵抗４２ｅに直列接続されている。ダイオードスイッチ４７ａは、送受信スイッチ４２ｄから高圧スイッチ４２ａへと送られる送信信号の信号振幅によりオンするが、高圧スイッチ４２ａから送受信スイッチ４２ｄへと送られる受信信号の信号振幅ではオンしないようにその特性が設定される。なお、高圧スイッチ４２ａと送受信スイッチ４２ｄとの間を伝達される際には、送信信号の信号振幅が受信信号の信号振幅に比べて大幅に大きい。

かくして、送信期間にはダイオードスイッチ４７ａがオンとなってマッチング抵抗４２ｅが電気的に有効とされる。しかし受信期間にはダイオードスイッチ４７ａがオフとなってマッチング抵抗４２ｅが電気的に無効とされる。従ってこの第３の実施形態においても、第２の実施形態と同様な効果が達成される。この上、マッチング抵抗４２ｅの有効／無効を制御プロセッサ２６によって制御する手間が省かれる。

（第４の実施形態）
ところで、前述の第１の実施形態における送受信ユニット２１の構造であると、マッチング抵抗４２ｅが送信信号中の基本波成分に対しても負荷として働き、基本波成分の振幅が低下してしまう。

図８はマッチング抵抗４２ｅが存在しない場合における超音波振動子４１ａへの入力信号の基本波成分の波形の一例を示す図である。図９は第１の実施形態における超音波振動子４１ａへの入力信号の基本波成分の波形の一例を示す図である。なお、マッチング抵抗４２ｅの抵抗値は５０Ωに設定している。

８および図９から明らかなように、７８．６Ｖppとなるはずである振幅がマッチング抵抗４２ｅの存在により６８．７Ｖppへと約１３％低下している。なお、この基本波成分の振幅の低下率よりもリンギングの抑制による最大送信振幅の向上率のほうが大幅に上回っているから、第１の実施形態でも全体としては超音波送信強度を向上できる。しかしながら、上記のような基本波成分の振幅の低下を抑えることにより、超音波送信強度をさらに向上することが可能となる。

第４の実施形態における超音波診断装置１００は、上記の事情を考慮するものである。

図１０は超音波診断装置１００の第４の実施形態における特徴的な構成を示す図である。なお、図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１０に示すように第４の実施形態において、送受信ユニット２１は制御信号生成部４３、合成部４４および複数の送受信回路４８を備える。すなわち第４の実施形態における送受信ユニット２１は、第１の実施形態における送受信回路４２に代えて送受信回路４８を備える。

送受信回路４８は、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、受信アンプ４２ｃ、送受信スイッチ（ＴＲＳＷ）４２ｄ、マッチング抵抗４２ｅおよびコンデンサ４８ａを備える。すなわち送受信回路４８は、送受信回路４２にコンデンサ４８ａを付加して構成される。

コンデンサ４８ａは、マッチング抵抗４２ｅに直列接続されている。これにより第４の実施形態においては、マッチング抵抗４２ｅとコンデンサ４８ａとの直列回路によるダンピング負荷が送受信ユニット２１に設けられている。コンデンサ４８ａの静電容量は、送信信号の基本波成分に対する影響が小さく、かつ高調波成分を抑制できるような周波数特性をダンピング負荷が持つように設定される。

図１１は図８に示した波形と第４の実施形態における超音波振動子４１ａへの入力信号の基本波成分の波形とを重ねて表した図である。

図１１からダンピング負荷が付加されていることによる基本波成分の振幅低下がほとんど生じていないことが明らかである。

かくして第４の実施形態における超音波診断装置１００によれば、第１の実施形態と同様の効果が達成できる上に、送信信号の基本波成分の振幅低下も抑えることが可能である。この結果、第１の実施形態よりもさらに、超音波送信強度の向上を図ることが可能となる。

（第５の実施形態）
図１２は超音波診断装置１００の第５の実施形態における特徴的な構成を示す図である。なお、図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１２に示すように第５の実施形態において、送受信ユニット２１は合成部４４、複数の送受信回路４９および制御信号生成部５０を備える。すなわち第５の実施形態における送受信ユニット２１は、第１の実施形態における送受信回路４２および制御信号生成部４３に代えて送受信回路４９および制御信号生成部５０を備える。

送受信回路４９は、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、受信アンプ４２ｃ、送受信スイッチ（ＴＲＳＷ）４２ｄ、マッチング抵抗４２ｅ、コンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄおよび選択スイッチ４９ｅを備える。すなわち送受信回路４９は、送受信回路４２にコンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄおよび選択スイッチ４９ｅを付加して構成される。

コンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄはそれぞれ、一端がマッチング抵抗４２ｅの一端に接続されている。コンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄのそれぞれの他端は、選択スイッチ４９ｅに接続されている。コンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄは、それぞれ静電容量が異なる。

選択スイッチ４９ｅは、制御信号生成部４６から与えられる制御信号に応じてコンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄのいずれか１つを選択し、その選択したコンデンサのみの端部を接地する。

制御信号生成部５０は、制御プロセッサ２６から与えられる制御コマンドに応じて、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、送受信スイッチ４２ｄおよび選択スイッチ４９ｅのそれぞれを制御する制御信号を生成する。

さらに第５の実施形態における超音波診断装置１００では、メインユニット１１に接続されている超音波プローブ１２の種類に応じた選択状態を形成するように選択スイッチ４９ｅを制御する機能を制御プロセッサ２６が備える。

かくして第５の実施形態における超音波診断装置１００では、マッチング抵抗４２ｅと選択スイッチ４９ｅにより選択されたコンデンサとの直列回路としてダンピング負荷が形成される。コンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄはそれぞれ静電容量が異なるから、選択スイッチ４９ｅでの選択状況によってダンピング負荷が持つ周波数特性が変更される。

さて、超音波プローブ１２としては複数種類のものが任意に接続され得るが、超音波プローブ１２はその種類によって直列共振コイル４１ｂの共振周波数が異なる場合がある。そこで制御プロセッサ２６は、接続されている超音波プローブ１２の種類に応じた適正な周波数特性を持ったダンピング負荷が形成されるように選択スイッチ４９ｅを制御する。

かくして第５の実施形態における超音波診断装置１００によれば、第１の実施形態と同様な効果が達成できる上に、直列共振コイル４１ｂの共振周波数がそれぞれ異なる複数種類の超音波プローブ１２のいずれが接続される場合であっても、ダンピング負荷の影響による基本波成分の振幅低下を小さく抑えることが可能である。

なお、ここでは４つのコンデンサ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄを備えているが、このコンデンサの数はメインユニット１１に接続され得る超音波プローブの種類数に応じて変化するのであり、２つまたは３つ、さらには５つ以上のコンデンサが設けられても良い。

（第６の実施形態）
図１３は超音波診断装置１００の第６の実施形態における特徴的な構成を示す図である。なお、図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１３に示すように第６の実施形態において、超音波プローブ１２は複数の振動子ユニット５１を備え、送受信ユニット２１は制御信号生成部４３、合成部４４および複数の送受信回路５２を備える。すなわち第６の実施形態における超音波プローブ１２は第１の実施形態における振動子ユニット４１に代えて振動子ユニット５１を備え、第６の実施形態における送受信ユニット２１は第１の実施形態における送受信回路４２に代えて送受信回路５２を備える。

振動子ユニット５１は、超音波振動子４１ａ、直列共振コイル４１ｂ、マッチング抵抗５１ａおよびコンデンサ５１ｂを備える。すなわち振動子ユニット５１は、振動子ユニット４１にマッチング抵抗５１ａおよびコンデンサ５１ｂを負荷して構成される。

マッチング抵抗５１ａは、その一端が直列共振コイル４１ｂの一端に接続され、他端がコンデンサ５１ｂの一端に接続されている。ただし、マッチング抵抗５１ａの一端は、送受信ユニット２１から出力された送信信号を超音波振動子４１ａまで伝達する経路の任意の箇所に接続されていれば良い。すなわちマッチング抵抗５１ａは例えば、超音波振動子４１ａと直列共振コイル４１ｂとの間の信号線に接続されても良い。

コンデンサ５１ｂは、マッチング抵抗５１ａが接続されているのと反対側の一端が接地されている。かくしてコンデンサ４８ａは、マッチング抵抗５１ａに直列接続されている。これにより第６の実施形態においては、マッチング抵抗５１ａとコンデンサ５１ｂとの直列回路によるダンピング負荷が超音波プローブ１２に設けられている。コンデンサ５１ｂの静電容量は、送信信号の基本波成分に対する影響が小さく、かつ高調波成分を抑制できるような周波数特性をダンピング負荷が持つように設定される。

送受信回路５２は、高圧スイッチ４２ａ、送信信号生成回路４２ｂ、受信アンプ４２ｃおよび送受信スイッチ４２ｄを備える。すなわち送受信回路５２は、第１の実施形態における送受信回路４２からマッチング抵抗４２ｅを省略して構成される。

以上のように第６の実施形態における超音波診断装置１００は、マッチング抵抗およびコンデンサからなるダンピング負荷を第４実施形態のように送受信ユニット２１に設けるのではなく、超音波プローブ１２に設けている。

かくして第６の実施形態における超音波診断装置１００においても第４の実施形態と同様な効果が達成できる上に、コンデンサ５１ｂは直列共振コイル４１ｂの共振周波数に応じた適正な値に設定しておくことができるためにダンピング負荷の影響による基本波成分の振幅低下を小さく抑えることが可能である。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

第２または第３の実施形態において、送信および受信のいずれもが行われない期間には、ダンピング負荷を有効としておいても良いし、無効としておいても良い。

第４乃至第６の実施形態に対して第２または第３の実施形態を組み合わせても良い。すなわち、第４乃至第６の実施形態におけるダンピング負荷を受信期間には無効化する構成としても良い。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１…メインユニット、１２…送受信ユニット、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニタ、２１…送受信ユニット、２２…モード処理ユニット、２３…ドプラ処理ユニット、２４…画像生成回路、２５…画像メモリ、２６…制御プロセッサ、２７…内部記憶装置、２８…ソフトウェア格納部、２９…画像解析部、３０…インタフェース部、４１…振動子ユニット、４１ａ…超音波振動子、４１ｂ…直列共振コイル、４２…送受信回路、４２ａ…高圧スイッチ、４２ｂ…送信信号生成回路、４２ｃ…受信アンプ、４２ｄ…送受信スイッチ、４２ｅ…マッチング抵抗、４３…制御信号生成部、４４…合成部、４５…送受信回路、４５ａ…送信スイッチ、４６…制御信号生成部、４７…送受信回路、４７ａ…ダイオードスイッチ、４８…送受信回路、４８ａ…コンデンサ、４９…送受信回路、４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ…コンデンサ、４９ｅ…選択スイッチ、５０…制御信号生成部、５１…振動子ユニット、５１ａ…マッチング抵抗、５１ｂ…コンデンサ、５２…送受信回路。

Claims (10)

1. 複数の超音波振動子を備え、この複数の超音波振動子のうちの少なくとも一部から送信される超音波の被検体内での反射の様子に基づいて前記被検体内に関する画像を生成する超音波診断装置において、
   前記超音波を送信させるために前記超音波振動子に供給するための送信信号を生成する生成手段と、
   前記複数の超音波振動子のうちの一部を選択し、この選択した超音波振動子に前記生成手段により生成された送信信号を供給する選択手段と、
   前記選択手段から前記超音波振動子へと供給される前記送信信号が通過するように配置された複数の共振コイルと、
   前記生成手段から前記超音波振動子までの前記送信信号の伝達経路に一端が接続されるとともに他端が接地された１つまたは複数のダンピング負荷とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記ダンピング負荷は、抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記ダンピング負荷は、抵抗器とコンデンサとを直列接続して構成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記生成手段および前記選択手段を備えたメインユニットと、このメインユニットとは別体であり、かつ前記超音波振動子、前記共振コイルおよび前記ダンピング負荷を備えた超音波プローブとから構成されることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記複数の超音波振動子は前記超音波の送信と前記被検体内での反射波の受信とを時分割で行うこととし、
   前記反射波の受信を行うべき期間には前記ダンピング負荷を無効化する無効化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４にいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記無効化手段は、
   前記ダンピング負荷と前記伝達経路との電気的接続をオン／オフするスイッチ手段と、
   前記反射波を受信すべき期間には前記スイッチ手段をオフする制御手段とを具備することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記無効化手段は、前記ダンピング負荷に直列に接続され、前記送信信号が前記伝達経路を伝達される際にはオンし、前記反射波を受信して前記超音波振動子が出力する受信信号が前記伝達経路を伝達される際にはオフするダイオードスイッチを含むことを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記ダンピング抵抗は、
   抵抗器と、
   静電容量がそれぞれ異なる複数のコンデンサと、
   前記複数のコンデンサを選択的に前記抵抗器に直列接続するスイッチ手段とを具備することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
9. 超音波の被検体内での反射の様子に基づいて前記被検体内に関する画像を生成する超音波診断装置を、前記超音波を送信させるための送信信号を生成する生成手段と、複数の伝達経路の一部を選択し、この選択した伝達経路に前記生成手段により生成された送信信号を出力する選択手段とを具備したメインユニットとともに構成する超音波プローブにおいて、
   前記複数の伝達経路にそれぞれ介挿された複数の共振コイルと、
   前記複数の伝達経路のそれぞれに接続され、当該接続された伝達経路を介して供給される前記送信信号に応じて前記超音波を送信する複数の超音波振動子と、
   前記複数の伝達経路のそれぞれに一端が接続されるとともに他端が接地された複数のダンピング負荷とを具備することを特徴とする超音波プローブ。
10. 前記ダンピング負荷は、抵抗器とコンデンサとを直列接続して構成されることを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。

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