JP2012011118A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、超音波プローブから被検体へ送信された超音波の反射波を受信して被検体内部の超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that receives an ultrasonic reflected wave transmitted from an ultrasonic probe to a subject and generates an ultrasonic image inside the subject.
超音波診断装置は、超音波パルス反射法により、体表から被検体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、X線などの被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等、多くの特長を有し、循環器系(心臓の冠動脈)、消化器系(胃腸)、内科系(肝臓、膵臓、脾臓)、泌尿器科系(腎臓、膀胱)、および産婦人科系などで広く利用されている。 An ultrasonic diagnostic apparatus is a medical imaging device that non-invasively obtains a tomographic image of a soft tissue in a subject from a body surface by an ultrasonic pulse reflection method. Compared to other medical imaging equipment, this ultrasound diagnostic device has many features such as small size, low cost, high safety without exposure to X-rays, and blood flow imaging using the Doppler effect. It is widely used in the circulatory system (coronary artery of the heart), digestive system (gastrointestinal), internal medicine system (liver, pancreas, spleen), urological system (kidney, bladder), and obstetrics and gynecology.
このような医療用超音波診断装置に使用される超音波プローブの送受信素子には、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、圧電素子の圧電効果が一般的に利用される。 A piezoelectric effect of a piezoelectric element is generally used for a transmission / reception element of an ultrasonic probe used in such a medical ultrasonic diagnostic apparatus in order to transmit / receive ultrasonic waves with high sensitivity and high resolution.
一方、超音波の高調波信号を用いた組織ハーモニックイメージング(THI)診断は、従来のBモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから、標準的な診断モダリティとなりつつある。 On the other hand, tissue harmonic imaging (THI) diagnosis using ultrasonic harmonic signals is becoming a standard diagnostic modality because a clear diagnostic image that cannot be obtained by conventional B-mode diagnosis is obtained.
THI診断は、基本波に比較して、サイドローブレベルが小さいことでS/Nが良くコントラスト分解能が良くなること、周波数が高くなることでビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること、近距離では音圧が小さく、さらに音圧の変動が少ないので多重反射が起こらないこと、焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の超音波は基本波の超音波に比べ深速度を大きく取れること、という多くの利点を有している。 THI diagnosis has a low sidelobe level compared to the fundamental wave, a good S / N and a good contrast resolution, and a high frequency results in a narrower beam width and better lateral resolution. The sound pressure is small at the distance, and since there is little fluctuation in the sound pressure, multiple reflections do not occur, the attenuation beyond the focal point is the same as the fundamental wave, and the harmonic ultrasonic wave has a greater depth than the fundamental wave ultrasonic wave. It has many advantages that it can be taken.
そこで、例えば特許文献1には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリフッ化ビニリデン/3フッ化エチレン(P(VDF/3FE))等の有機圧電素子を利用することで、広帯域で高感度の受信用圧電素子を構成する方法が提案されている。これによって、THI診断が容易になる。
Therefore, for example,
ところで、超音波プローブを継続使用することで、プローブ内の温度が上昇し、被検者への当接面の温度の上限値を超えてしまったり、超音波を送受信する素子の特性が劣化する等の問題がある。 By the way, if the ultrasonic probe is continuously used, the temperature in the probe rises and exceeds the upper limit value of the temperature of the contact surface to the subject, or the characteristics of the element that transmits and receives ultrasonic waves deteriorates. There are problems such as.
また、近年、受信した信号を確実に伝送するために、超音波プローブ内に増幅器を内蔵したプローブが提供されている。しかし、増幅器を内蔵したことで、増幅器の消費電力により、密閉された超音波プローブ内の温度がさらに上昇する問題が発生している。 In recent years, in order to reliably transmit a received signal, a probe incorporating an amplifier in an ultrasonic probe has been provided. However, since the amplifier is built in, the temperature in the sealed ultrasonic probe further increases due to the power consumption of the amplifier.
さらに、超音波を送受信する素子が多素子化されたために、超音波プローブ内に、送受信素子と超音波プローブの出力ケーブルとを接続する切替スイッチの搭載が必要となり、超音波プローブ内の回路規模がますます大きくなり、消費電力の増大による超音波プローブ内の温度上昇がより厳しくなる傾向にある。 Furthermore, since the number of elements that transmit and receive ultrasonic waves has been increased, it is necessary to install a changeover switch that connects the transmitter and receiver elements and the output cable of the ultrasonic probe within the ultrasonic probe. However, the temperature rise in the ultrasonic probe due to the increase in power consumption tends to become more severe.
これらを解決するために、例えば特許文献2では、超音波プローブ内に設けられた温度センサによって検知された温度から送受信面の温度を推定し、推定された送受信面の温度に基づいて送信制限を行う方法が開示されている。
In order to solve these problems, for example, in
また、特許文献3では、周囲環境の温度を検知する温度センサを備え、使用環境温度内でのみ超音波プローブを使用可能とする制御方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a control method that includes a temperature sensor that detects the temperature of the surrounding environment and that can use the ultrasonic probe only within the operating environment temperature.
さらに、特許文献4では、超音波プローブの温度上昇を小さく抑えるために、所定期間において受信回路の動作を停止するように制御する方法が開示されている。 Further, Patent Document 4 discloses a method of controlling the operation of the receiving circuit to be stopped in a predetermined period in order to suppress the temperature rise of the ultrasonic probe to be small.
しかしながら、特許文献2、3および4に示された方法では、いずれの方法においても超音波プローブの使用が制限されてしまうために診断が中断されてしまい、使用者および被検者に超音波プローブの温度が低下するまで待たせるという不便を強いることになる。また、超音波プローブ内の温度変化によって、内蔵される増幅器の動作が不安定となり、増幅量の変動や熱雑音の変動等によって、高調波信号に変動ノイズが多く含まれてしまい、超音波画像が劣化してしまう不具合も発生することが分かってきた。
However, in the methods disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅部の増幅量の変動や熱雑音の変動等による超音波画像の劣化の少ない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 circumstances, and prevents an increase in temperature in the ultrasonic probe, and without limiting the use of the ultrasonic probe, fluctuations in amplification amount of the built-in amplification unit and thermal noise An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which the ultrasonic image is less deteriorated due to fluctuations or the like.
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。 The object of the present invention can be achieved by the following constitution.
1.超音波を送受信する複数の送受信素子を有する送受信部と、
前記送受信部により受信された受信信号を増幅する複数のアンプを有する増幅部と、
前記増幅部と前記送受信部との接続状態を切り替える複数のスイッチを有する切替スイッチとを備えた超音波プローブを備えた超音波診断装置において、
前記切替スイッチによって切り替えられた前記増幅部と前記送受信部との接続状態に基づいて、前記増幅部の増幅量を制御する制御部を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
1. A transmission / reception unit having a plurality of transmission / reception elements for transmitting and receiving ultrasonic waves;
An amplifying unit having a plurality of amplifiers for amplifying the received signal received by the transceiver unit;
In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising an ultrasonic probe comprising a changeover switch having a plurality of switches for switching a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a control unit that controls an amplification amount of the amplification unit based on a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit switched by the changeover switch.
2.前記制御部は、
前記増幅部と前記送受信部との接続状態に基づいて、前記増幅部の増幅量を決定する増幅量決定電圧テーブルと、
前記増幅量決定電圧テーブルに基づいて、前記増幅部の増幅量を制御する増幅量決定電圧を出力する電圧制御部とを有することを特徴とする前記1に記載の超音波診断装置。
2. The controller is
An amplification amount determination voltage table for determining an amplification amount of the amplification unit based on a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit;
2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to
3.前記制御部は、
前記増幅部と前記送受信部との接続状態に基づいて、前記増幅部の増幅量を決定する増幅量決定電圧テーブルを生成し、
生成された前記増幅量決定電圧テーブルに基づいて、前記増幅部の増幅量を制御する増幅量決定電圧を出力する電圧制御部を有することを特徴とする前記1に記載の超音波診断装置。
3. The controller is
Based on a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit, an amplification amount determination voltage table for determining an amplification amount of the amplification unit is generated,
2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to
4.前記電圧制御部は、下記(1式)に従って前記増幅量決定電圧テーブルを演算することを特徴とする前記3に記載の超音波診断装置。ここに、
Vgd(β)=α×{N−(γ−β)}2・・・(1式)
ただし、
Vgd(β):(増幅量決定電圧テーブルの)β番目のアンプの増幅量決定電圧データ
α:増幅定数
N:超音波の送受信回数
γ:増幅部のアンプの数
β:増幅部のアンプの番号
である。
4). 4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 3 above, wherein the voltage control unit calculates the amplification amount determination voltage table according to the following (formula 1). here,
Vgd (β) = α × {N− (γ−β)} 2 (1)
However,
Vgd (β): Amplification amount determination voltage data of the β-th amplifier (in the amplification amount determination voltage table) α: Amplification constant N: Number of transmission / reception of ultrasonic waves γ: Number of amplifiers in the amplification unit β: Number of amplifiers in the amplification unit It is.
5.前記超音波診断装置は、複数の動作モードを有し、
前記制御部は、
前記動作モード毎に増幅量決定電圧テーブルを有することを特徴とする前記2から4の何れか1項に記載の超音波診断装置。
5. The ultrasonic diagnostic apparatus has a plurality of operation modes,
The controller is
5. The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of 2 to 4, further comprising an amplification amount determination voltage table for each operation mode.
6.前記増幅部は、入力される電圧によって増幅量が決定される増幅量決定端子を有する可変ゲインアンプであり、
前記電圧制御部の前記増幅量決定電圧を、前記増幅部の増幅量決定端子に入力することを特徴とする前記1から5の何れか1項に記載の超音波診断装置。
6). The amplifying unit is a variable gain amplifier having an amplification amount determination terminal whose amplification amount is determined by an input voltage,
6. The ultrasonic diagnostic apparatus according to
7.前記送受信部は、有機圧電素子薄膜であることを特徴とする前記1から6の何れか1項に記載の超音波診断装置。 7). The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of 1 to 6, wherein the transmission / reception unit is an organic piezoelectric element thin film.
8.前記送受信部は、送信された超音波の基本周波数成分の整数倍の高調波の反射波を受信し、
前記高調波の反射波に基づいて超音波画像を形成する画像処理部を有することを特徴とする前記1から7の何れか1項に記載の超音波診断装置。
8). The transmission / reception unit receives a reflected wave of a harmonic that is an integral multiple of the fundamental frequency component of the transmitted ultrasonic wave,
8. The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of 1 to 7, further comprising an image processing unit that forms an ultrasonic image based on the reflected wave of the harmonic.
本発明によれば、超音波を送受信する複数の送受信素子を有する送受信部と、送受信部により受信された受信信号を増幅する複数のアンプを有する増幅部と、増幅部と送受信部との接続状態を切り替える複数のスイッチを有する切替スイッチとを備えた超音波プローブを備えた超音波診断装置において、切替スイッチによって切り替えられた増幅部と送受信部との接続状態に基づいて増幅部の増幅量を制御する制御部を備えることで、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅部の増幅量の変動や熱雑音の変動等による超音波画像の劣化の少ない超音波診断装置を提供することができる。 According to the present invention, a transmission / reception unit having a plurality of transmission / reception elements for transmitting / receiving ultrasonic waves, an amplification unit having a plurality of amplifiers for amplifying a reception signal received by the transmission / reception unit, and a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit In an ultrasonic diagnostic apparatus having an ultrasonic probe having a changeover switch having a plurality of switches for switching between, the amplification amount of the amplification unit is controlled based on the connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit switched by the changeover switch By providing a control unit that prevents the temperature inside the ultrasound probe from rising, and without limiting the use of the ultrasound probe, an ultrasound image due to fluctuations in the amount of amplification in the built-in amplification unit, fluctuations in thermal noise, etc. It is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus with little deterioration of the above.
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略することがある。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to the embodiment. In the drawings, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
最初に、本発明の各実施の形態における超音波診断装置の構成について、図1を用いて説明する、図1は、本発明の各実施の形態における超音波診断装置の外観構成を示す模式図である。 First, the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to each embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a schematic diagram showing the external configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to each embodiment of the present invention. It is.
図1において、超音波診断装置Sは、超音波診断装置本体1、超音波プローブ2およびケーブル3等で構成される。超音波診断装置本体1は、例えば診断開始を指示するコマンドや被検者の個人情報等のデータを入力する操作部11、および、操作部11で入力された各種情報や、超音波プローブ2で受信した受信信号に基づいて生成された被検体内の内部状態の画像(超音波画像)等を表示する表示部15等を備えている。
In FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus S is composed of an ultrasonic diagnostic apparatus
超音波プローブ2は、図示しない人体等の被検体に対して超音波(超音波信号)を送信するとともに、被検体内で反射した超音波の反射波(エコー、超音波信号)を受信し、受信信号を生成する。
The
ケーブル3は、超音波診断装置本体1と超音波プローブ2とを接続し、超音波診断装置本体1からの送信信号を超音波プローブ2へ伝達するとともに、超音波プローブ2で生成された受信信号を超音波診断装置本体1に伝達する。
The cable 3 connects the ultrasonic diagnostic apparatus
次に、超音波プローブに用いられる送受信素子について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の各実施の形態における送受信素子の一例を示す断面模式図である。ここでは、送信用素子と受信用素子とを分けて設ける方法について説明する。 Next, a transmitting / receiving element used for the ultrasonic probe will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a transmitting / receiving element in each embodiment of the present invention. Here, a method of separately providing a transmitting element and a receiving element will be described.
図2において、送受信素子21は、バッキング層211、バッキング層211上に設けられた電極および圧電体を有する圧電部212、圧電部212上に設けられた音響整合層213、および音響整合層213上に設けられた音響レンズ214等で構成される。
In FIG. 2, the transmitting / receiving
圧電部212は、送信用素子212a、送信用素子212a上に配された中間層212b、および中間層212上に配された受信用素子212c等で構成される。送信用素子212aは、送信用圧電素子218と、送信用圧電素子218の両面に電極217が付されたものがフレキシブル基板(以下、FPCと言う)215上に載置されて構成される。受信用素子212cも同様に、受信用圧電素子219と、受信用圧電素子219の両面に電極217が付されたものがFPC216上に載置されて構成される。
The
(バッキング層211)
バッキング層211は、圧電部212を支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。バッキング層211に用いられるバッキング材としては、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂に酸化タングステンや酸化チタン、フェライト等の粉末を入れてプレス成形した材料、塩化ビニル、ポリビニルブチラール(PVB)、ABS樹脂、ポリウレタン(PUR)、ポリビニルアルコール(PVAL)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンテレフタレート(PETP)、フッ素樹脂(PTFE)ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体などの熱可塑性樹脂などを用いることができる。
(Backing layer 211)
The
好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材およびまたはエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は送受信素子21や送受信素子21を含む超音波プローブ2の形状に応じて、適宜選択することができる。
A preferable backing material is made of a rubber-based composite material and / or an epoxy resin composite material, and the shape thereof can be appropriately selected according to the shape of the
ゴム系複合材としては、ゴム成分および充填剤を含有する物が好ましく、JIS K6253に準拠したスプリング硬さ試験機(デュロメータ硬さ)におけるタイプAデュロメータでA70からタイプDデュロメータでD70までの硬さを有するものであり、さらに、必要に応じて各種の他の配合剤を添加することもできる。 As the rubber-based composite material, a material containing a rubber component and a filler is preferable. A hardness from A70 in a spring hardness tester (durometer hardness) according to JIS K6253 to D70 in a type D durometer. In addition, various other compounding agents can be added as necessary.
ゴム成分としては、たとえば、エチレンプロピレンゴム(EPDMまたはEPM)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、クロロプレンゴム(CR)、シリコーンゴム、EPDMとHNBRのブレンドゴム、EPDMとニトリルゴム(NBR)のブレンドゴム、NBRおよび/またはHNBRと高スチレンゴム(HSR)のブレンドゴム、EPDMとHSRブレンドゴムなどが好ましい。 Examples of rubber components include ethylene propylene rubber (EPDM or EPM), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), chloroprene rubber (CR), silicone rubber, EPDM and HNBR blend rubber, and EPDM and nitrile rubber (NBR) blend rubber. NBR and / or HNBR and high styrene rubber (HSR) blend rubber, EPDM and HSR blend rubber, and the like are preferable.
より好ましくは、エチレンプロピレンゴム(EPDMまたはEPM)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、EPDMとHNBRのブレンドゴム、EPDMとニトリルゴム(NBR)のブレンドゴム、NBRおよび/またはHNBRと高スチレンゴム(HSR)のブレンドゴム、EPDMとHSRブレンドゴムなどが挙げられる。本実施の形態のゴム成分は、加硫ゴムおよび熱可塑性エラストマーなどのゴム成分の1種を単独で使用してもよいが、ブレンドゴムのように2種以上のゴム成分をブレンドしたブレンドゴムを用いてもよい。 More preferably, ethylene propylene rubber (EPDM or EPM), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), EPDM and HNBR blend rubber, EPDM and nitrile rubber (NBR) blend rubber, NBR and / or HNBR and high styrene rubber (HSR) ) Blend rubber, EPDM and HSR blend rubber, and the like. As the rubber component of the present embodiment, one of rubber components such as vulcanized rubber and thermoplastic elastomer may be used alone. However, a blend rubber obtained by blending two or more rubber components such as a blend rubber is used. It may be used.
ゴム成分に添加される充填剤としては、通常使用されているものから比重の大きいものに至るまでその配合量と共に様々な形で選ぶことが出来る。たとえば、亜鉛華、チタン白、ベンガラ、フェライト、アルミナ、三酸化タングステン、酸化イットリビウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウム、ハードクレイ、ケイソウ土などのクレイ類、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどの金属塩類、ガラス粉末などやタングステン、モリブデン等の各種の金属系微粉末類、ガラスバルーン、ポリマーバルーン等の各種バルーン類が挙げられる。 The filler to be added to the rubber component can be selected in various forms together with the blending amount from those usually used to those having a large specific gravity. For example, zinc oxide, white titanium, bengara, ferrite, alumina, tungsten trioxide, yttrium oxide and other metal oxides, calcium carbonate, hard clay, diatomaceous earth clays, calcium carbonate, barium sulfate and other metal salts, glass Examples include powders, various fine metal powders such as tungsten and molybdenum, and various balloons such as glass balloons and polymer balloons.
これらの充填剤は、種々の比率で添加することができるが、好ましくはゴム成分100質量部に対して50〜3000質量部、より好ましくは100〜2000質量部、または300〜1500質量部程度が好ましい。また、これらの充填剤は1種または2種以上を組み合わせて添加してもよい。 These fillers can be added at various ratios, preferably 50 to 3000 parts by weight, more preferably about 100 to 2000 parts by weight, or about 300 to 1500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. preferable. These fillers may be added alone or in combination of two or more.
ゴム系複合材料には、さらに他の配合剤を必要に応じて添加することができ、このような配合剤としては、加硫剤、架橋剤、硬化剤、それらの助剤類、劣化防止剤、酸化防止剤、着色剤などが挙げられる。たとえば、カーボンブラック、二酸化ケイ素、プロセスオイル、イオウ(加硫剤)、ジクミルパーオキサイド(Dicup、架橋剤)、ステアリン酸などを配合することができる。これらの配合剤は必要に応じて使用されるものであるが、その使用量は、一般にゴム成分100質量部に対しそれぞれ1〜100質量部程度であるが全体的バランスや特性によって適宜変更することもできる。 Other compounding agents can be added to the rubber-based composite material as necessary. Examples of such compounding agents include vulcanizing agents, cross-linking agents, curing agents, auxiliaries, and deterioration inhibitors. , Antioxidants, colorants and the like. For example, carbon black, silicon dioxide, process oil, sulfur (vulcanizing agent), dicumyl peroxide (Dicup, crosslinking agent), stearic acid and the like can be blended. These compounding agents are used as necessary, but the amount used is generally about 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, but may be appropriately changed depending on the overall balance and characteristics. You can also.
エポキシ樹脂複合剤としては、エポキシ樹脂成分および充填剤を含有するのが好ましく、さらに必要に応じて各種の配合剤を添加することもできる。エポキシ樹脂成分としては、たとえばビスフェノールAタイプ、ビスフェノールFタイプ、レゾールノボラックタイプ、フェノール変性ノボラックタイプ等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン構造含有タイプ、アントラセン構造含有タイプ、フルオレン構造含有タイプ等の多環芳香族型エポキシ樹脂、水添脂環型エポキシ樹脂、液晶性エポキシ樹脂などが挙げられる。本発明のエポキシ樹脂成分は単独で用いても良いが、ブレンド樹脂のように2種類以上のエポキシ樹脂成分を混合して用いても良い。 As an epoxy resin composite agent, it is preferable to contain an epoxy resin component and a filler, and various compounding agents can be added as necessary. Examples of the epoxy resin component include bisphenol A type, bisphenol F type, resol novolak type, novolac type epoxy resin such as phenol-modified novolak type, naphthalene structure-containing type, anthracene structure-containing type, fluorene structure-containing type, etc. Type epoxy resin, hydrogenated alicyclic epoxy resin, liquid crystalline epoxy resin and the like. Although the epoxy resin component of this invention may be used independently, you may mix and use two or more types of epoxy resin components like a blend resin.
エポキシ成分に添加される充填剤としては、上記ゴム成分に混合する充填剤と同様のものから、上記ゴム系複合剤を粉砕しさく作製した複合粒子までいずれも好ましく使用することができる。複合粒子としては、たとえばシリコーンゴム中にフェライトを充填したものを、粉砕器にて粉砕し200μm程度の粒径にしたものが挙げることができる。 As the filler added to the epoxy component, any of those similar to the filler mixed with the rubber component to composite particles prepared by pulverizing the rubber-based composite agent can be preferably used. Examples of the composite particles include particles in which silicone rubber is filled with ferrite and pulverized with a pulverizer to a particle size of about 200 μm.
エポキシ樹脂複合剤を使用する際にはさらに架橋剤を添加する必要があり、たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の鎖状脂肪族ポリアミン、N−アミノエチルピペラジン、メンセンジアミン、イソフォロンジアミン等の環状脂肪族ポリアミン、m−キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族アミン、ポリアミド樹脂、ピペリジン、NN−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール等の2級および3級アミン等、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート等のイミダゾール類、液状ポリメルカプタン、ポリスルフィド、無水フタル酸、無視トリメリット酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等の酸無水物を挙げることができる。 When using an epoxy resin composite, it is necessary to add a crosslinking agent. For example, chain aliphatic polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, dipropylenediamine, and diethylaminopropylamine, N-aminoethylpiperazine, mensen Cyclic aliphatic polyamines such as diamine and isophoronediamine, aromatic amines such as m-xylenediamine, metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone, polyamide resin, piperidine, NN-dimethylpiperazine, triethylenediamine, 2,4, Secondary and tertiary amines such as 6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, benzyldimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2-methylimidazole, 2-ethylimid Sol, imidazoles such as 1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimellitate, liquid polymercaptan, polysulfide, phthalic anhydride, negligible trimellitic acid, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, methylbutyrate Examples of the acid anhydride include tenenyltetrahydrophthalic anhydride and methylhexahydrophthalic acid.
バッキング層211の厚さは、概ね1〜10mmが好ましく、特に1〜5mmであることが好ましい。
The thickness of the
(送信用素子212aおよび受信用素子212c)
本実施の形態における送信用素子212aおよび受信用素子212cは、電極および圧電素子を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能な素子である。圧電素子は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電材料を含有する電気機械変換素子である。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系セラミクス、PbTiO3系セラミックなどの無機圧電セラミクス、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの有機高分子圧電材料、水晶、ロッシェル塩などを用いることができる。圧電材料の厚さとしては、概ね100μm〜500μmの範囲で用いられる。圧電材料は、その両面に電極が付された状態で、圧電素子として用いられる。
(Transmitting
The transmitting
(電極217)
圧電材料に付される電極217に用いられる材料としては、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)などが挙げられる。
(Electrode 217)
As a material used for the
圧電材料に電極217を付す方法としては、たとえば、チタン(Ti)やクロム(Cr)などの下地金属をスパッタ法により0.02〜1.0μmの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属およびそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で1〜10μmの厚さに形成する方法が挙げられる。
As a method for attaching the
電極形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。電極217は、圧電材料上に、送受信素子21の形状に応じて、圧電体面の全面あるいは圧電体面の一部に設けられる。
Electrodes can be formed by screen printing, dipping, or thermal spraying using a conductive paste in which fine metal powder and low-melting glass are mixed, as well as sputtering. The
圧電部212とバッキング層211とは、接着層を介して積層されていることが好ましい態様である。接着層を形成するための接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。
In a preferred embodiment, the
圧電部212の、バッキング層211側の表面の一部と、音響整合層213側の表面の一部には電極217が接触されており、バッキング層211と電極217とが接着層を介して積層されている部分を含む場合もある。
An
(音響整合層213)
本実施の形態における音響整合層213は、圧電部212と被検体との間の音響インピーダンスを整合させるもので、圧電部212と被検体との中間の音響インピーダンスを有する材料で構成される。音響整合層に用いられる材料としては、アルミ、アルミ合金(たとえばAL−Mg合金)、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ABC樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ABS樹脂、AAS樹脂、AES樹脂、ナイロン(PA6、PA6−6)、PPO(ポリフェニレンオキシド)、PPS(ポリフェニレンスルフィド:ガラス繊維入りも可)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PAI(ポリアミドイミド)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。
(Acoustic matching layer 213)
The
好ましくは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて成形したものを用いることができる。 Preferably, a thermosetting resin such as an epoxy resin is used which is molded by adding zinc white, titanium oxide, silica, alumina, bengara, ferrite, tungsten oxide, yttrium oxide, barium sulfate, tungsten, molybdenum or the like as a filler. be able to.
音響整合層213は、単層でもよいし複数層から構成されてもよいが、好ましくは2層以上である。音響整合層213の層厚は、超音波の波長をλとすると、λ/4となるように定める必要がある。これを満たさない場合、本来の共振周波数とは異なる周波数ポイントに複数の不要スプリアスが出現し、基本音響特性が大きく変動してしまう。結果、残響時間の増加、反射エコーの波形歪みによる感度やS/Nの低下を引き起こしてしまい、好ましくない。このような音響整合層213の厚さとしては、概ね30μm〜500μmの範囲で用いられる。
The
(音響レンズ214)
音響レンズ214は、送受信素子21の最先端にあり、超音波ビームを集束させるためのものである。音響レンズ214の音響インピーダンスは生体組織とほぼ同じであり、音響レンズ214の形状を凸形にすることで、スネルの法則に従って超音波ビームを集束させることができる。
(Acoustic lens 214)
The
上述した送受信素子21では、送信用素子212aと受信用素子212cとを別々に備える構成について説明した。送信用素子212aと受信用素子212cとの配列は、各々を上下に配置する配列、および並列に配置する配列のどちらでもよいが、上下に配置して積層する構造が好ましい。積層する場合の送信用素子212aおよび受信用素子212cの厚さとしては、40〜150μmであることが好ましい。
In the transmission /
なお、送受信素子21は、送信用素子212aと受信用素子212cとを別々に備える構成に限るものではなく、例えば図2において、受信用素子212c(受信用圧電素子219と電極217)とFPC216とを無くして、送信用素子212aを送受信兼用の送受信素子としてもよい。
The transmitting / receiving
次に、本発明の各実施の形態における超音波プローブの構成の一例を、図3を用いて説明する。図3は、本発明の各実施の形態における超音波プローブの構成の一例を示す模式図で、図3(a)は超音波プローブの外観模式図、図3(b)は超音波プローブの内部構成図である。 Next, an example of the configuration of the ultrasonic probe in each embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3A and 3B are schematic views showing an example of the configuration of the ultrasonic probe in each embodiment of the present invention. FIG. 3A is a schematic view of the appearance of the ultrasonic probe, and FIG. 3B is an internal view of the ultrasonic probe. It is a block diagram.
図3(a)において、超音波プローブ2の外観は、筐体29、筐体29の先端に配置された送受信素子21の音響レンズ214、および筐体29の後端に接続されたケーブル3等で構成される。超音波プローブ2の使用者は、筐体29を把持し、音響レンズ214を被検者に押し当てて使用する。
3A, the appearance of the
図3(b)において、超音波プローブ2の筐体29の内部には、音響レンズ214を含む送受信素子21、基板25、コネクタ26およびケーブル3等が配置されている。
In FIG. 3B, the transmitting / receiving
送受信素子21には、FPC24が接続され、FPC24と基板25とは接続部24aで接続されている。基板25上には複数のスイッチ素子で構成される切替スイッチ22と、複数のアンプ素子で構成される増幅部23とが実装されている。増幅部23を送受信素子21から離れた位置に実装することで、増幅部23の発熱が送受信素子21に悪影響を及ぼすことを防止することができる。基板25とケーブル3の各々の同軸ケーブル27とは、コネクタ26で接続されている。
An
なお、基板25と同軸ケーブル27とは、基板25に直接ハンダ付け等で接続されてもよい。あるいは、同軸ケーブル27を、ハンダ付けあるいは同軸ケーブル用コネクタを用いて別基板に接続し、別基板に設けた基板用コネクタと基板25に設けたコネクタとで基板25と同軸ケーブル27とを接続する構成でもよい。
The
また、例えば後述する第2の実施の形態のように、超音波プローブ2に温度センサ28を備える場合には、例えば図3(a)および図3(b)の例のように温度センサ28を配置することができる。
Further, when the
この例では3個の温度センサ28を配置している。温度センサ28aは、増幅部23の配列の中心付近に配置されて、増幅部23の温度を検知する。温度センサ28bは、送受信素子21の音響レンズ214に近接する位置に配置され、被検者が肌に感じる音響レンズ214の温度を検知する。温度センサ28cは、例えば筐体29内の側面位置で、使用者が把持しない位置に配置され、外気温を検知する。
In this example, three
次に、本発明の超音波診断装置の第1の実施の形態の構成について、図4および図5を用いて説明する。図4は、超音波診断装置の第1の実施の形態の内部構成の一例を示すブロック図である。 Next, the configuration of the first embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention will be described using FIG. 4 and FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the internal configuration of the first embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus.
図4において、上述したように、超音波診断装置Sは、超音波診断装置本体1、超音波プローブ2およびケーブル3等で構成される。超音波診断装置本体1は、送信部12、受信部13、画像処理部14、制御部16、記憶部17、および上述した操作部11、表示部15等で構成される。超音波プローブ2は、送受信部21、切替スイッチ22、増幅部23等で構成される。
In FIG. 4, as described above, the ultrasound diagnostic apparatus S includes the ultrasound
操作部11は、上述したように、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力する。送信部12は、ケーブル3と切替スイッチ22とを介して、超音波プローブ2の送受信部21の所定の送受信素子へ送信信号121を供給することで、送受信部21の所定の送受信素子に超音波を発生させるように駆動する。
As described above, the
受信部13は、切替スイッチ22とケーブル3とを介して、超音波プローブ2の送受信部21の所定の送受信素子で受信した超音波の反射波の信号21rを、増幅部23で増幅した受信信号231を受信する。
The
画像処理部14は、受信部13で受信した受信信号231に基づいて、被検体内の内部状態の画像、即ち超音波画像を生成する。表示部15は、上述した操作部11で入力された各種情報や、画像処理部14で生成された被検体内の超音波画像を表示する。記憶部17は、画像処理部14で生成された被検体内の超音波画像を記憶する。
Based on the
制御部16は、操作部11、送信部12、受信部13、画像処理部14、表示部15、および記憶部17を各機能に応じて制御することによって、超音波診断装置Sの全体制御を行う。
The
また、制御部16は、ケーブル3を介して、超音波プローブ2の切替スイッチ22に、切替スイッチ22を制御するスイッチ制御信号Scを供給し、増幅部23に、増幅部23の増幅量を制御する増幅量決定電圧Vgを供給する。増幅量決定電圧Vgによって増幅部23の増幅量を制御することで、増幅部23の発熱を抑え、超音波プローブ2内の温度を所定の範囲に治めることができる。
Further, the
図5は、第1の実施の形態の超音波プローブの受信部の構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a receiving unit of the ultrasonic probe according to the first embodiment.
図5において、上述したように、超音波プローブ2の受信部は、受信用素子212c、切替スイッチ22、増幅部23等で構成される。
In FIG. 5, as described above, the receiving unit of the
図5の例では、受信用素子212cは、PZ0からPZ191の192個の圧電素子PZで構成され、切替スイッチ22はMUX0からMUX63の64個の3対1の入出力関係を有する双方向スイッチMUXで構成され、増幅部23はAM0からAM63の64個のアンプAMで構成される。増幅部23の各アンプAMは、増幅量決定端子233に増幅量決定電圧Vgを印加することで、増幅量を制御可能な可変ゲインアンプである。
In the example of FIG. 5, the receiving
なお、上述した受信用素子212cの圧電素子PZの数、切替スイッチ22のスイッチMUXの数および増幅部23のアンプAMの数は一例であって、超音波プローブ2が使用される超音波診断装置や診断システムに従って適宜決定されればよい。また、超音波プローブ2の形式にも依存せず、例えば、リニアプローブ、コンベックスプローブおよびセクタープローブ等の何れの超音波プローブにも適用可能である。
The number of the piezoelectric elements PZ of the receiving
超音波の受信時には、切替スイッチ22は、制御部16から供給されたスイッチ制御信号Scに従って、受信用素子212cの192個の圧電素子PZの中の連続した64個の圧電素子PZで受信した超音波の反射波の信号21rを増幅部23の64個の各アンプAMに入力する。増幅部23は、制御部16から供給された増幅量決定電圧Vgに従って64個の各アンプAMの増幅量を制御し、反射波の信号21rを増幅した増幅出力を受信信号231として受信部13に送信する。
At the time of receiving the ultrasonic wave, the
スイッチ制御信号Scに従って切替スイッチ22を順次シフトして切り替えながら、即ち受信用素子212cの圧電素子PZを順次シフトして切り替えながら、超音波の送受信を繰り返すことで、超音波画像を生成することができる。
It is possible to generate an ultrasonic image by repeating transmission and reception of ultrasonic waves while sequentially shifting and switching the
ここで、超音波プローブの形式と反射波の強度との関係について、図6を用いて説明する。図6は、超音波プローブの形式と反射波の強度との関係を示す模式図で、図6(a)は送信波の強度を示し、図6(b)はリニアプローブの反射波の強度を示し、図6(c)はコンベックスプローブの反射波の強度を示し、図6(d)はセクタープローブの反射波の強度を示す。 Here, the relationship between the form of the ultrasonic probe and the intensity of the reflected wave will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the form of the ultrasonic probe and the intensity of the reflected wave. FIG. 6 (a) shows the intensity of the transmitted wave, and FIG. 6 (b) shows the intensity of the reflected wave of the linear probe. 6C shows the intensity of the reflected wave of the convex probe, and FIG. 6D shows the intensity of the reflected wave of the sector probe.
図6(a)において、超音波プローブ2の送受信部21から送信される超音波は指向性を有し、その主ピークTの強度Iは、図示したようなナス型の強度を示す。従って、送受信部21の法線に対して角度θだけ傾いた方向の主ピークTの強度I(θ)は角度θの関数となる。また、送信される超音波は、主ピークTの両側に2次ピークのサイドローブTsを有している。
In FIG. 6A, the ultrasonic wave transmitted from the transmission /
図6(b)で、リニアプローブにおいては、平面の送受信部21に垂直に超音波を送信するので、図5に示した方法で圧電素子PZを矢印F方向に順次シフトして切り替えながら、図6(a)に示した超音波を送受信することで、反射波の強度Rは、図の上部に示したような中央が強く両側が弱い形となる。ここに、図の横軸Δは、送受信部21の圧電素子PZの位置を示している。以下、同様である。
In FIG. 6B, the linear probe transmits ultrasonic waves perpendicularly to the planar transmission /
図6(c)で、コンベックスプローブにおいては、球面の送受信部21に垂直に超音波を送信するので、リニアプローブと同様に、図5に示した方法で圧電素子PZを矢印F方向に順次シフトして切り替えながら、図6(a)に示した超音波を送受信することで、反射波の強度Rは、図の上部に示したような中央が強く両側が弱い形となる。
In FIG. 6 (c), the convex probe transmits ultrasonic waves vertically to the spherical transmitter /
一方、図6(d)で、セクタープローブにおいては、送受信部21で発生される超音波の合成波面を偏向させることで扇形に超音波を送信するので、反射波の強度Rは、送信波の偏向角αに依存し、α=0の場合にはリニアプローブやコンベックスプローブと同様に中央が強く両側が弱い強度Rとなるが、偏向角αが大きくなる(例えば図のα=α1やα=−α1の場合)と、図に破線で示したように、一端が強く、中央が中間の強度で、他端が弱い形となる。なお、ここでは、送受信部21の受信用素子を、シフトして切り替えるのではなく、図9で後述する増幅部23の増幅量の制御方法の第2の例に合わせて固定して表示している。
On the other hand, in FIG. 6D, the sector probe transmits the ultrasonic wave in a sector shape by deflecting the synthesized wavefront of the ultrasonic wave generated by the transmission /
このように、超音波プローブの形式によって、反射波の強度分布の特性が異なるので、超音波画像の生成にあたっては、超音波プローブの形式に合わせて、超音波の受信時の増幅部23の増幅量を制御することで、より良い超音波画像を生成することができる。以下に、超音波プローブの形式に合わせて、増幅量の制御方法の2つの例を示す。
As described above, the characteristics of the intensity distribution of the reflected wave are different depending on the type of the ultrasonic probe. Therefore, when generating the ultrasonic image, the
次に、超音波の受信時の増幅部23の各アンプAMの増幅量の制御方法の第1の例について、図7および図8を用いて説明する。図7は、超音波の受信時に使用される受信用素子を示す模式図である。第1の例は、上述したリニアプローブおよびコンベックスプローブの場合に適用される方法である。
Next, a first example of a method for controlling the amplification amount of each amplifier AM of the
図7において、超音波の1回目の送受信時には、切替スイッチ22によって、受信用素子212cの192個の圧電素子PZの中のPZ0からPZ63の連続した64個の圧電素子PZが送受信範囲として選択され、超音波を送信し、超音波の反射波を受信する。
In FIG. 7, during the first transmission / reception of ultrasonic waves, the
この時、リニアプローブおよびコンベックスプローブの場合には、図6(b)および図6(c)で説明したように、反射波の受信範囲の端にあたる圧電素子PZ0やPZ63およびその近傍では、反射波が弱いために、増幅部23のアンプAMの増幅量を大きくして反射波を十分に増幅する必要がある。一方、反射波の受信範囲の中心にあたる圧電素子PZ31およびその近傍では、反射波が強いために、増幅部23のアンプAMの増幅量をあまり大きくする必要がない。
At this time, in the case of the linear probe and the convex probe, as described with reference to FIGS. 6B and 6C, the reflected waves are reflected in the piezoelectric elements PZ0 and PZ63 at the end of the reception range of the reflected waves and in the vicinity thereof. Therefore, it is necessary to sufficiently amplify the reflected wave by increasing the amplification amount of the amplifier AM of the
一方、超音波の32回目の送受信時には、切替スイッチ22によって、受信用素子212cの192個の圧電素子PZの中のPZ31からPZ94の連続した64個の圧電素子PZが送受信範囲として選択され、超音波を送信し、超音波の反射波を受信する。
On the other hand, at the 32nd transmission / reception of ultrasonic waves, the
この時、反射波の受信範囲の端にあたる圧電素子PZ31やPZ94およびその近傍では、反射波が弱いために、増幅部23のアンプAMの増幅量を大きくして反射波を十分に増幅する必要がある。一方、反射波の受信範囲の中心にあたる圧電素子PZ63およびその近傍では、反射波が強いために、増幅部23のアンプAMの増幅量をあまり大きくする必要がない。
At this time, since the reflected wave is weak in the piezoelectric elements PZ31 and PZ94 corresponding to the end of the reflected wave reception range and in the vicinity thereof, it is necessary to increase the amplification amount of the amplifier AM of the amplifying
つまり、切替スイッチ22によって選択された受信範囲の両端とその近傍では、増幅部23のアンプAMの増幅量を大きくする必要があり、受信範囲の中心とその近傍では、アンプAMの増幅量をあまり大きくする必要がない。
That is, it is necessary to increase the amplification amount of the amplifier AM of the amplifying
そこで、第1の実施の形態では、切替スイッチ22によって選択された受信範囲の圧電素子PZの両端とその近傍の圧電素子PZに接続された増幅部23のアンプAMの増幅量を大きくし、受信範囲の中心とその近傍の圧電素子PZに接続された増幅部23のアンプAMの増幅量を低くする。
Therefore, in the first embodiment, the amplification amount of the amplifier AM of the amplifying
受信範囲の両端と中心との間に位置する圧電素子PZに接続された増幅部23のアンプAMの増幅量は、圧電素子PZの位置に応じて、両端の圧電素子PZに接続されたアンプAMの増幅量と、中心の圧電素子PZに接続されたアンプAMの増幅量との間の増幅量とする。
The amplification amount of the amplifier AM of the amplifying
具体的には、図5に示したように、増幅部23のAM0からAM63の64個のアンプAMの各々の増幅量決定端子233に、制御部16から増幅量決定電圧Vgを印加することで、各々のアンプAM毎に増幅量を制御する。
Specifically, as shown in FIG. 5, the amplification amount determination voltage Vg is applied from the
これによって、従来は大きな増幅量が不要なアンプAMまで一律に増幅していたために発生していた余計な消費電力を低減することができ、超音波プローブ2内の温度上昇を防ぐことができる。
As a result, it is possible to reduce the extra power consumption that has been generated because the amplifier AM that has conventionally amplified a large amount of amplification is uniformly amplified, and the temperature inside the
図8は、第1の実施の形態の増幅量の制御方法の第1の例における制御部の増幅量決定電圧を供給する部分の構成を示す模式図であり、図8(a)は制御部の増幅量決定電圧を供給する部分の構成を示すブロック図で、図8(b)は増幅量決定電圧テーブルの構成を示す模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a portion that supplies an amplification amount determination voltage of the control unit in the first example of the amplification amount control method according to the first embodiment, and FIG. FIG. 8B is a schematic diagram showing the configuration of the amplification amount determination voltage table. FIG.
図8(a)において、制御部16は、電圧制御部161と増幅量決定電圧テーブル162等とで構成され、増幅部23の各アンプAMの増幅量を制御する。電圧制御部161は、電圧決定制御部1611と増幅量決定電圧生成部1612等とで構成される。
8A, the
電圧決定制御部1611は、超音波の送受信回数Nに基づいて、増幅量決定電圧テーブル162から各アンプAM毎の64個の増幅量決定電圧データVgdを決定し、増幅量決定電圧生成部1612に送信する。
The voltage
増幅量決定電圧生成部1612は、電圧決定制御部1611から受信した増幅量決定電圧データVgdに基づいて、各アンプAM毎の64個の増幅量決定電圧Vgを生成し、増幅部23の各アンプAMに供給する。
The amplification amount determination
図5で示したように、超音波プローブ2の受信用素子212cの切替スイッチ22によって選択された64個の圧電素子PZで受信された超音波の反射波の信号21rは、増幅部23のアンプAM0からAM63に入力され、各アンプAMの増幅量決定端子233に印加された増幅量決定電圧Vgによって決定される増幅量で増幅されて、受信信号231として出力される。ここでは、アンプAMは、増幅量決定電圧Vgが高いと増幅量が大きく、低いと小さいとする。
As shown in FIG. 5, the reflected
図8(b)において、増幅量決定電圧テーブル162は、超音波の送受信回数Nに対応した増幅部23のアンプAM0からAM63の増幅量決定電圧データVgdで構成されるルックアップテーブル(LUT)である。増幅量決定電圧テーブル162は、記憶部17内に設けられてもよい。
In FIG. 8B, the amplification amount determination voltage table 162 is a look-up table (LUT) composed of amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifiers AM0 to AM63 of the
図示の例では、超音波の1回目の送受信時には、受信範囲の両端の圧電素子PZ0とPZ63に接続されたアンプAM0とAM63との増幅量決定電圧データVgdの値は高く、受信範囲の中心の圧電素子PZ31に接続されたアンプAM31の増幅量決定電圧データVgdの値は低い。 In the illustrated example, during the first transmission / reception of the ultrasonic wave, the value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifiers AM0 and AM63 connected to the piezoelectric elements PZ0 and PZ63 at both ends of the reception range is high, The value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifier AM31 connected to the piezoelectric element PZ31 is low.
一方、超音波の32回目の送受信時には、受信範囲の端の圧電素子PZ31に接続されたアンプAM31の増幅量決定電圧データVgdの値は高く、受信範囲の中心の圧電素子PZ63やPZ64に接続されたアンプAM63やAM0の増幅量決定電圧データVgdの値は低い。しかしながら、増幅量決定電圧テーブル162は、これに限るものではない。 On the other hand, at the 32nd transmission / reception of ultrasonic waves, the value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifier AM31 connected to the piezoelectric element PZ31 at the end of the reception range is high and is connected to the piezoelectric elements PZ63 and PZ64 at the center of the reception range. The values of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifiers AM63 and AM0 are low. However, the amplification amount determination voltage table 162 is not limited to this.
また、超音波プローブ2の動作モード(例えば、B−モード、パワードプラモード、カラードプラモード、M−モードやこれらの複合モード等)毎に消費電力や必要な増幅量が異なるので、動作モード毎に別個の増幅量決定電圧テーブル162を持ってもよい。
In addition, since the power consumption and the necessary amplification amount are different for each operation mode (for example, B-mode, power Doppler mode, color Doppler mode, M-mode, and these combined modes) of the
さらに、例えば診断部位によって使用される超音波プローブが異なる場合等では、使用される超音波プローブ毎の増幅部23の数や送受信回数等の設定値を読み込んで、例えば下記の(1式)等を用いて、増幅量決定電圧テーブル162を演算して生成するようにしてもよい。ここに、
Vgd(β)=α×{N−(γ−β)}2・・・(1式)
ただし、
Vgd(β):(増幅量決定電圧テーブルの)β番目のアンプの増幅量決定電圧データ
α:増幅定数
N:超音波の送受信回数
γ:増幅部23のアンプAMの数
β:増幅部23のアンプAMの番号
である。増幅定数αは、実験等により適宜決定されればよい。上述したように、(1式)は、リニアプローブおよびコンベックスプローブの場合に適用される。
Further, for example, when the ultrasonic probe used differs depending on the diagnostic site, for example, the setting values such as the number of
Vgd (β) = α × {N− (γ−β)} 2 (1)
However,
Vgd (β): Amplification amount determination voltage data of the β-th amplifier (in the amplification amount determination voltage table) α: Amplification constant N: Number of times of transmission / reception of ultrasonic waves γ: Number of amplifiers AM in
次に、超音波の受信時の増幅部23の各アンプAMの増幅量の制御方法の第2の例について、図9を用いて説明する。図9は、第1の実施の形態の増幅量の制御方法の第2の例における制御部の増幅量決定電圧を供給する部分の構成を示す模式図であり、図9(a)は制御部の増幅量決定電圧を供給する部分の構成を示すブロック図で、図9(b)は増幅量決定電圧テーブルの構成を示す模式図である。第2の例は、上述したセクタープローブの場合に適用される方法である。
Next, a second example of the control method of the amplification amount of each amplifier AM of the
ここでは、説明を分かりやすくするために、図5の受信用素子212cをPZ0からPZ63の64個の圧電素子PZとし、各圧電素子PZと増幅部23の各アンプAM(AM0からAM63)とが切替スイッチ22の各双方向スイッチMUX(MUX0からMUX63)で1対1に固定接続されるとする。
Here, for easy understanding, the receiving
図9(a)において、制御部16は、図8(a)と同様に、電圧制御部161と増幅量決定電圧テーブル162等とで構成され、増幅部23の各アンプAMの増幅量を制御する増幅量決定電圧Vgを出力する。電圧制御部161は、電圧決定制御部1611と増幅量決定電圧生成部1612等とで構成される。
9A, similarly to FIG. 8A, the
電圧決定制御部1611は、制御部16で決定される送信波の偏向角αに基づいて、増幅量決定電圧テーブル162から各アンプAM毎の64個の増幅量決定電圧データVgdを決定し、増幅量決定電圧生成部1612に送信する。
The voltage
増幅量決定電圧生成部1612は、電圧決定制御部1611から受信した増幅量決定電圧データVgdに基づいて、各アンプAM毎の64個の増幅量決定電圧Vgを生成し、増幅部23の各アンプAMに供給する。
The amplification amount determination
図5で示したように、超音波プローブ2の64個の圧電素子PZで受信された超音波の反射波の信号21rは、増幅部23のアンプAM0からAM63に入力され、各アンプAMの増幅量決定端子233に印加された増幅量決定電圧Vgによって決定される増幅量で増幅されて、受信信号231として出力される。ここでは、アンプAMは、増幅量決定電圧Vgが高いと増幅量が大きく、低いと小さいとする。
As shown in FIG. 5, the reflected
図9(b)において、増幅量決定電圧テーブル162は、超音波の偏向角αに対応した増幅部23のアンプAM0からAM63の増幅量決定電圧データVgdで構成されるルックアップテーブル(LUT)である。増幅量決定電圧テーブル162は、記憶部17内に設けられてもよい。
In FIG. 9B, the amplification amount determination voltage table 162 is a look-up table (LUT) composed of amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifiers AM0 to AM63 of the
図示の例では、超音波の偏向角α=−45°の場合には、受信範囲の一端の圧電素子PZ0に接続されたアンプAM0の増幅量決定電圧データVgdの値は低く、他端の圧電素子PZ63に接続されたアンプAM63の増幅量決定電圧データVgdの値は高く、受信範囲の中心の圧電素子PZ31に接続されたアンプAM31の増幅量決定電圧データVgdの値は中間の値である。偏向角α=45°の場合は、これとは逆である。 In the illustrated example, when the ultrasonic deflection angle α = −45 °, the value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifier AM0 connected to the piezoelectric element PZ0 at one end of the reception range is low, and the piezoelectric at the other end is piezoelectric. The value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifier AM63 connected to the element PZ63 is high, and the value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifier AM31 connected to the piezoelectric element PZ31 at the center of the reception range is an intermediate value. The opposite is true for the deflection angle α = 45 °.
一方、超音波の偏向角α=0°の場合には、受信範囲の両端の圧電素子PZ0およびPZ63に接続されたアンプAM31の増幅量決定電圧データVgdの値は高く、受信範囲の中心の圧電素子PZ31に接続されたアンプAM31の増幅量決定電圧データVgdの値は低い。しかしながら、増幅量決定電圧テーブル162は、これに限るものではない。 On the other hand, when the ultrasonic deflection angle α = 0 °, the value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifier AM31 connected to the piezoelectric elements PZ0 and PZ63 at both ends of the reception range is high, and the piezoelectric value at the center of the reception range is high. The value of the amplification amount determination voltage data Vgd of the amplifier AM31 connected to the element PZ31 is low. However, the amplification amount determination voltage table 162 is not limited to this.
上述した第2の例を、図5に示したような、切替スイッチ22で受信用素子212cと増幅部23との接続を切り替えながら走査する方式に拡張するためには、図9(b)の増幅量決定電圧テーブル162を、超音波の偏向角α毎に図8(b)の送受信回数N毎の複数のルックアップテーブルを持つ形に拡張すればよい。
In order to extend the second example described above to a method of scanning while switching the connection between the receiving
さらに、上述した第1の例の(1式)のように、偏向角αや送受信回数Nに基づいて、増幅量決定電圧テーブル162を演算して生成するようにしてもよい。 Further, the amplification amount determination voltage table 162 may be calculated and generated based on the deflection angle α and the number N of transmission / reception, as in the above-described first example (formula 1).
上述したように、第1の実施の形態によれば、超音波を送受信する複数の送受信素子を有する送受信部と、送受信部により受信された受信信号を増幅する複数のアンプを有する増幅部と、増幅部と送受信部との接続状態を切り替える複数のスイッチを有する切替スイッチとを備えた超音波プローブを備えた超音波診断装置において、切替スイッチによって切り替えられた増幅部と送受信部との接続状態に基づいて、増幅部のアンプの増幅量を制御する制御部を備えることで、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅部の増幅量の変動や熱雑音の変動等による高調波画像の劣化のない超音波診断装置を提供することができる。 As described above, according to the first embodiment, a transmission / reception unit having a plurality of transmission / reception elements for transmitting / receiving ultrasonic waves, and an amplification unit having a plurality of amplifiers for amplifying reception signals received by the transmission / reception unit, In an ultrasonic diagnostic apparatus having an ultrasonic probe including a changeover switch having a plurality of switches for switching a connection state between an amplification unit and a transmission / reception unit, the connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit switched by the changeover switch Based on this, by providing a control unit that controls the amplification amount of the amplifier of the amplification unit, the temperature increase in the ultrasonic probe is prevented, and the amplification amount of the built-in amplification unit is restricted without restricting the use of the ultrasonic probe. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which harmonic images are not deteriorated due to fluctuations in noise and fluctuations in thermal noise.
次に、本発明の超音波診断装置の第2の実施の形態の構成について、図10および図11を用いて説明する。図10は、超音波診断装置の第2の実施の形態の内部構成を示すブロック図である。 Next, the configuration of the second embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of the second embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus.
図10において、超音波診断装置Sの第2の実施の形態が図4に示した第1の実施の形態と異なるのは、超音波プローブ2に温度センサ28を内蔵し、温度センサ28で測定された超音波プローブ2の内部温度を示す温度信号281を、制御部16に入力するようにした点と、後述する増幅部23の構成が異なる点と、後述する制御部16の増幅量決定電圧Vgを供給する部分の構成が異なる点の3点である。その他は第1の実施の形態と同じであるので説明は省略する。
In FIG. 10, the second embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus S is different from the first embodiment shown in FIG. 4 in that a
図11は、第2の実施の形態の超音波プローブの内部構成を示すブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram illustrating an internal configuration of the ultrasonic probe according to the second embodiment.
図11において、第2の実施の形態では、増幅部23を構成するアンプAMが、第1の実施の形態とは異なり、通常の演算増幅器である。また、増幅部23を構成する各アンプAMの電源電圧V+およびV−が可変で、制御部16の増幅量決定電圧Vgによって制御される。詳細は後述する。その他は、図5に示した第1の実施の形態と同じであるので説明は省略する。
In FIG. 11, in the second embodiment, the amplifier AM constituting the amplifying
図12は、第2の実施の形態における制御部の増幅量決定電圧を供給する部分の構成を示す模式図であり、図12(a)は制御部の増幅量決定電圧を供給する部分の構成を示すブロック図で、図12(b)は温度経時変化データの構成を示す模式図である。 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration of a portion that supplies an amplification amount determination voltage of the control unit according to the second embodiment, and FIG. 12A illustrates a configuration of a portion that supplies the amplification amount determination voltage of the control unit. FIG. 12B is a schematic diagram showing a structure of temperature aging data.
図12(a)において、制御部16は、電圧制御部161と温度経時変化データ163等とで構成され、増幅部23の増幅量を制御する。電圧制御部161は、電圧決定制御部1611と増幅量決定電圧生成部1612等とで構成される。
12A, the
電圧決定制御部1611は、例えば超音波プローブ2の電源が投入されてから所定時間(例えば10秒)間隔毎に、図10で示した温度センサ28の温度信号281を受信し、温度信号281に基づいて、超音波プローブ2内の主な熱源である送受信部21や増幅部23の温度Tpを取得して、温度経時変化データ163に追記する。
For example, the voltage
次いで、取得された現在の温度Tpと過去に取得された温度Tpの経時変化データとに基づいて、例えばPID制御やPI制御等の制御法を用いて、増幅量決定電圧データVgdを決定し、温度経時変化データ163に追記するとともに、増幅量決定電圧生成部1612に送信する。
Next, the amplification amount determination voltage data Vgd is determined using a control method such as PID control or PI control based on the acquired current temperature Tp and the temporal change data of the temperature Tp acquired in the past, This is added to the
増幅量決定電圧データVgdを決定する時の制御目標温度Toは、一意に決まる温度(例えば40℃)としてもよい。さらに好ましくは、外気温との差分に基づいて、患者が外気温と超音波プローブ2の接触面とに大きな温度差を感じないような温度を制御目標温度Toとしてもよい。
The control target temperature To when determining the amplification amount determination voltage data Vgd may be a uniquely determined temperature (for example, 40 ° C.). More preferably, a temperature at which the patient does not feel a large temperature difference between the outside air temperature and the contact surface of the
増幅量決定電圧生成部1612は、電圧決定制御部1611から受信した増幅量決定電圧データVgdに基づいて、増幅量決定電圧Vgを生成し、増幅部23に供給する。図13で後述するように、増幅量決定電圧Vgは、増幅部23の電源電圧V+およびV−を制御する電圧である。
The amplification amount determination
図12(b)において、温度経時変化データ163は、超音波プローブ2の電源が投入されてからの所定時間(例えば10秒)間隔毎の電圧決定制御部1611によって取得された超音波プローブ2内の温度Tpと、その時の増幅量決定電圧データVgdとのデータ表である。温度経時変化データ163は、記憶部17内に設けられてもよい。
In FIG. 12B, the
図示の例によれば、超音波プローブ2の電源が投入されてから時間が経過するにつれて、超音波プローブ2内の温度Tpが徐々に上昇しており、それに対応して、増幅量決定電圧データVgdも徐々に変化していることが分かる。
According to the illustrated example, the temperature Tp in the
図13は、第2の実施の形態における増幅部の構成を示す模式図で、図13(a)は第2の実施の形態における増幅部の構成を示す回路図で、図13(b)および図13(c)は増幅部の消費電力を示す模式図である。 FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the configuration of the amplification unit according to the second embodiment. FIG. 13A is a circuit diagram illustrating the configuration of the amplification unit according to the second embodiment. FIG. 13C is a schematic diagram showing the power consumption of the amplification unit.
図13(a)において、第2の実施の形態では、増幅部23を構成する各アンプAMは、オペアンプを用いた反転増幅器である。超音波プローブ2の送受信部21で受信された超音波の反射波の信号21rは、抵抗R1を介してオペアンプの非反転入力(−)に入力され、抵抗R2と抵抗R1との比によって決定される増幅量で増幅されて、受信信号231として出力される。オペアンプの電源には、上述した増幅量決定電圧Vgから生成される電源電圧V+とV−とが用いられる。
In FIG. 13A, in the second embodiment, each amplifier AM constituting the amplifying
ここに、増幅部23の各アンプAMの正の電源電圧V+および負の電源電圧V−は、それぞれ、所定の電源電圧値+Vccから増幅量決定電圧データVgdに所定の係数kを乗算した値を減算した電圧、および所定の電源電圧値−Vccに増幅量決定電圧データVgdに所定の係数jを乗算した値を加算した電圧として生成される。ここに、
V+=+Vcc−k×Vgd
V−=−Vcc+j×Vgd
である。所定の係数kおよびjは、実測等により適宜決定されればよい。
Here, the positive power supply voltage V + and the negative power supply voltage V − of each amplifier AM of the
V + = + Vcc−k × Vgd
V − = −Vcc + j × Vgd
It is. The predetermined coefficients k and j may be appropriately determined by actual measurement or the like.
超音波プローブ2の送受信部21で受信された超音波の反射波の信号21rは、通常は正負両方の電圧を持つ信号であることが多い。そのため、増幅部23の消費電力PTは、図13(b)および図13(c)に示すように、
PT=Icc×(V+−V−)+Io×(V+−Vo)・・・(2式)
あるいは、
PT=Icc×(V+−V−)+Io×(Vo−V−)・・・(3式)
となる。
The ultrasonic reflected
P T = Icc × (V + −V − ) + Io × (V + −Vo) (2 formulas)
Or
P T = Icc × (V + −V − ) + Io × (Vo−V − ) (3 formulas)
It becomes.
従って、(2式)および(3式)から、増幅部23の電源電圧の差(V+−V−)、および、増幅部23の出力Voと電源電圧との差(V+−Vo)あるいは(Vo−V−)を小さくすることで、増幅部23の消費電力PTを小さく抑えることができ、増幅部23の発熱を抑えることができる。従って、増幅部23の電源電圧として、上述したV+とV−とを用いることで、増幅部23の発熱を抑えることができる。
Therefore, from (Equation 2) and (Equation 3), the difference (V + −V − ) between the power supply voltages of the amplifying
この場合でも、増幅部23の出力Voの振幅が小さい場合には、信号が歪むことはなく、出力Voの振幅が大きい場合にのみ、出力の線形性がなくなって飽和する状態となる。つまり、増幅量決定電圧Vgによって、出力Voの振幅が大きい場合にのみ、増幅部23の増幅量が抑圧されるように決定されたことになる。
Even in this case, when the amplitude of the output Vo of the amplifying
上述したように、第2の実施の形態によれば、超音波を送受信する複数の送受信素子を有する送受信部と、送受信部により受信された受信信号を増幅する複数のアンプを有する増幅部と、増幅部と送受信部との接続状態を切り替える複数のスイッチを有する切替スイッチとを備えた超音波プローブを備えた超音波診断装置において、超音波プローブ内に温度センサを内蔵し、温度センサによって検知された超音波プローブ内の温度の経時変化に基づいて、増幅部のアンプの電源電圧を制御する制御部を備えることで、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅部の増幅量の変動や熱雑音の変動等による高調波画像の劣化のない超音波診断装置を提供することができる。 As described above, according to the second embodiment, a transmission / reception unit having a plurality of transmission / reception elements for transmitting / receiving ultrasonic waves, an amplification unit having a plurality of amplifiers for amplifying reception signals received by the transmission / reception unit, In an ultrasonic diagnostic apparatus including an ultrasonic probe having a changeover switch having a plurality of switches for switching a connection state between an amplification unit and a transmission / reception unit, a temperature sensor is incorporated in the ultrasonic probe and is detected by the temperature sensor. By providing a control unit that controls the power supply voltage of the amplifier of the amplification unit based on the temporal change of the temperature in the ultrasonic probe, the temperature rise in the ultrasonic probe is prevented and the use of the ultrasonic probe is limited Therefore, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which there is no deterioration of the harmonic image due to fluctuations in the amount of amplification of the built-in amplification unit and fluctuations in thermal noise.
さらに、第1の実施の形態と第2の実施の形態とを組み合わせて、超音波プローブ2内の温度Tpの履歴に基づいて、増幅部23の電源電圧(V+とV−)を制御するとともに、切替スイッチ22によって切り替えられた増幅部23と送受信部21との接続状態に基づいて、増幅部23のアンプAMの増幅量を制御することで、さらに効率よく増幅部23の消費電力を抑えることができ、超音波プローブ2内の温度上昇を防止し、超音波プローブ2の使用を制限することなく、内蔵される増幅部23の増幅量の変動や熱雑音の変動等による高調波画像の劣化のない超音波診断装置Sを提供することができる。
Further, the power supply voltages (V + and V − ) of the amplifying
ここで、超音波プローブ2に用いられる有機圧電素子薄膜とその動作とについて、簡単に説明する。有機圧電素子薄膜は、被検体内部で反射された超音波の反射波を受信して電気信号に変換する電気機械変換素子として用いられるもので、例えば、フッ化ビニリデンの重合体や、フッ化ビニリデン(VDF)系コポリマ、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体等の有機圧電材料の薄膜で構成される。
Here, the organic piezoelectric element thin film used for the
被検体内部で反射された反射波は、送信された超音波の基本周波数成分の基本反射波だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分、例えば、基本周波数の2倍、3倍および4倍等の第2高調波成分、第3高調波成分および第4高調波成分等の反射波も含まれる。 The reflected wave reflected inside the subject is not only the fundamental reflected wave of the fundamental frequency component of the transmitted ultrasonic wave but also a frequency component of a harmonic that is an integral multiple of the fundamental frequency, for example, twice or three times the fundamental frequency. Also, reflected waves such as second harmonic components such as 4 times, third harmonic components, and fourth harmonic components are included.
つまり、基本波の高調波が受信されるので、上述したハーモニックイメージング技術によって超音波画像を形成することが可能となり、上述した第1および第2の実施の形態における超音波プローブ2および超音波診断装置Sは、より高精度な超音波画像の提供が可能となる。特に、比較的パワーの大きい第2高調波と第3高調波が受信されるので、より鮮明な超音波画像の提供が可能となる。
That is, since harmonics of the fundamental wave are received, it is possible to form an ultrasonic image by the above-described harmonic imaging technique, and the
以上に述べたように、本発明によれば、超音波を送受信する複数の送受信素子を有する送受信部と、送受信部により受信された受信信号を増幅する複数のアンプを有する増幅部と、増幅部と送受信部との接続状態を切り替える複数のスイッチを有する切替スイッチとを備えた超音波プローブを備えた超音波診断装置において、切替スイッチによって切り替えられた増幅部と送受信部との接続状態に基づいて、増幅部の増幅量を制御する制御部を備えることで、超音波プローブ内の温度上昇を防止し、超音波プローブの使用を制限することなく、内蔵される増幅部の増幅量の変動や熱雑音の変動等による高調波画像の劣化のない超音波診断装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a transmission / reception unit having a plurality of transmission / reception elements for transmitting / receiving ultrasonic waves, an amplification unit having a plurality of amplifiers for amplifying reception signals received by the transmission / reception unit, and an amplification unit In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising an ultrasonic probe comprising a change-over switch having a plurality of switches for switching a connection state between the transmission / reception unit and the transmission / reception unit, based on the connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit switched by the change-over switch By providing a control unit that controls the amplification amount of the amplification unit, it is possible to prevent a rise in temperature in the ultrasonic probe, and to limit the use of the ultrasonic probe, and to prevent fluctuations in the amplification amount of the built-in amplification unit and heat It is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which no harmonic image is deteriorated due to noise fluctuation or the like.
なお、本発明に係る超音波診断装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 It should be noted that the detailed configuration and detailed operation of each component constituting the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 超音波診断装置本体
2 超音波プローブ
3 ケーブル
11 操作部
12 送信部
121 送信信号
13 受信部
14 画像処理部
15 表示部
16 制御部
161 電圧制御部
1611 電圧決定制御部
1612 増幅量決定電圧生成部
162 増幅量決定電圧テーブル
163 温度経時変化データ
17 記憶部
21 送受信部
21r (超音波の)反射波の信号
22 切替スイッチ
23 増幅部
231 受信信号
233 増幅量決定端子
28 温度センサ
281 温度信号
S 超音波診断装置
PZ 送受信素子
MUX スイッチ
AM アンプ
Vg 増幅量決定電圧
Vgd 増幅量決定電圧データ
Sc スイッチ制御信号
N 送受信回数
V+ (増幅部23の)正の電源電圧
V− (増幅部23の)負の電源電圧
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記送受信部により受信された受信信号を増幅する複数のアンプを有する増幅部と、
前記増幅部と前記送受信部との接続状態を切り替える複数のスイッチを有する切替スイッチとを備えた超音波プローブを備えた超音波診断装置において、
前記切替スイッチによって切り替えられた前記増幅部と前記送受信部との接続状態に基づいて、前記増幅部の増幅量を制御する制御部を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 A transmission / reception unit having a plurality of transmission / reception elements for transmitting and receiving ultrasonic waves;
An amplifying unit having a plurality of amplifiers for amplifying the received signal received by the transceiver unit;
In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising an ultrasonic probe comprising a changeover switch having a plurality of switches for switching a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a control unit that controls an amplification amount of the amplification unit based on a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit switched by the changeover switch.
前記増幅部と前記送受信部との接続状態に基づいて、前記増幅部の増幅量を決定する増幅量決定電圧テーブルと、
前記増幅量決定電圧テーブルに基づいて、前記増幅部の増幅量を制御する増幅量決定電圧を出力する電圧制御部とを有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。 The controller is
An amplification amount determination voltage table for determining an amplification amount of the amplification unit based on a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising: a voltage control unit that outputs an amplification amount determination voltage that controls an amplification amount of the amplification unit based on the amplification amount determination voltage table.
前記増幅部と前記送受信部との接続状態に基づいて、前記増幅部の増幅量を決定する増幅量決定電圧テーブルを生成し、
生成された前記増幅量決定電圧テーブルに基づいて、前記増幅部の増幅量を制御する増幅量決定電圧を出力する電圧制御部を有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。 The controller is
Based on a connection state between the amplification unit and the transmission / reception unit, an amplification amount determination voltage table for determining an amplification amount of the amplification unit is generated,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising: a voltage control unit that outputs an amplification amount determination voltage for controlling the amplification amount of the amplification unit based on the generated amplification amount determination voltage table.
Vgd(β)=α×{N−(γ−β)}2・・・(1式)
ただし、
Vgd(β):(増幅量決定電圧テーブルの)β番目のアンプの増幅量決定電圧データ
α:増幅定数
N:超音波の送受信回数
γ:増幅部のアンプの数
β:増幅部のアンプの番号
である。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the voltage control unit calculates the amplification amount determination voltage table according to the following (formula 1). here,
Vgd (β) = α × {N− (γ−β)} 2 (1)
However,
Vgd (β): Amplification amount determination voltage data of the β-th amplifier (in the amplification amount determination voltage table) α: Amplification constant N: Number of transmission / reception of ultrasonic waves γ: Number of amplifiers in the amplification unit β: Number of amplifiers in the amplification unit It is.
前記制御部は、
前記動作モード毎に増幅量決定電圧テーブルを有することを特徴とする請求項2から4の何れか1項に記載の超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus has a plurality of operation modes,
The controller is
5. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, further comprising an amplification amount determination voltage table for each operation mode.
前記電圧制御部の前記増幅量決定電圧を、前記増幅部の増幅量決定端子に入力することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の超音波診断装置。 The amplifying unit is a variable gain amplifier having an amplification amount determination terminal whose amplification amount is determined by an input voltage,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the amplification amount determination voltage of the voltage control unit is input to an amplification amount determination terminal of the amplification unit.
前記高調波の反射波に基づいて超音波画像を形成する画像処理部を有することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の超音波診断装置。 The transmission / reception unit receives a reflected wave of a harmonic that is an integral multiple of the fundamental frequency component of the transmitted ultrasonic wave,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising an image processing unit that forms an ultrasonic image based on the reflected wave of the harmonic.
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