JP2696996B2 - 超音波診断装置のトランスデューサ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波診断装置のトランスデューサ駆動
装置に関し、特に発射超音波の周波数帯域を制御する方
式に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に超音波診断装置は、医用分野において、心臓や
循環器などの診断等に用いられ、例えば心臓部の断層デ
ータをリアルタイムでCRT上に表示したり、またパルス
ドプラ法等により特定部位の血流速度を測定し、この分
布を前記同様にCRT上に表示するものである。

この超音波診断装置は、送，受波用の振動子（トラン
スデューサ）を有するプローブと、このプローブが接続
される診断装置本体とから構成されている。そして前記
プローブに設けられたトランスデューサは、電気信号を
超音波信号に、あるいは超音波信号を電気信号に変換す
るものである。即ち、トランスデューサに対してインパ
ルス的な駆動電圧（パルス）が印加され、これによりト
ランスデューサは超音波信号を出力する。この超音波信
号は生体内に送信され、該生体内からの反射超音波エコ
ーが前記トランスデューサによって受信される。トラン
スデューサは、この反射超音波エコーを電気信号に変換
して診断装置本体に入力し、この診断装置本体で各種の
信号処理が行われる。

このとき、前記トランスデューサは固有振動数を有し
ており、従って効率良く超音波信号を得るには、使用す
るトランスデューサに対して適切な波形の駆動電圧を印
加する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のように、トランスデューサに対してはインパル
ス的な、即ち周波数分布が広帯域な駆動電圧を印加し、
超音波信号の広帯域化を図って距離分解能を向上させる
ようにしている。

しかし、前記駆動電圧の周波数分布が広帯域となって
も、トランスデューサ自身の持つ固有の共振特性のため
に、発射される超音波信号及び反射エコーの波形は振動
的となり、短い波形とならず、距離分解能の悪いものと
なってしまう場合がある。また、超音波信号は、生体内
に入ると周波数が高いほど減衰が大きくなる。従って、
トランスデューサにインパルス的な駆動電圧を印加し、
かつ深部のS/Nを向上させようとすれば、より高い駆動
電圧が必要となり、電源の構成が困難となったり、また
トランスデューサの耐圧が問題となる。

さらに超音波診断装置においては、浅い部位から深い
部位までの全領域にわたって分解能の良い画像を得るた
めに、多段フォーカス法が用いられる場合がある。この
多段フォーカス法を実施する場合、前述のような超音波
の減衰特性を考慮して、浅い部位では周波数を高くして
より鮮明な画像が得られるように、また深い部位では周
波数を低くしてその部分まで超音波信号が到達するよう
に、超音波信号の周波数分布をフォーカス位置によって
変更したい場合がある。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、各種
のプローブに対して、駆動電圧を高くすることなく最適
な効率で超音波信号及びその反射エコーを得ることがで
き、しかも診断視野に応じて超音波信号の周波数分布を
変えることのできる超音波診断装置のトランスデューサ
駆動装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超音波診断装置のトランスデューサ駆
動装置は、トランスデューサの駆動電圧波形を記憶する
波形データ記憶手段と、波形データ選択手段と、波形デ
ータ読出手段と、トランスデューサ駆動手段とを設けた
ものである。

そして、前記波形データ記憶手段は、多数の駆動電圧
波形を記憶しており、前記波形データ選択手段は、使用
するトランスデューサ、または診断視野に応じて、前記
記憶された波形データの中からトランスデューサに印加
すべき駆動電圧の波形を選択する。また、前記波形デー
タ読出手段は、前記波形データ選択手段で選択された駆
動波形のデータを前記波形データ記憶手段から読み出
し、前記トランスデューサ駆動手段は、この読み出され
た駆動電圧の波形データに基づいてトランスデューサを
駆動する。

〔作用〕

この発明においては、トランスデューサを駆動するた
めの多数の電圧波形のデータが、メモリ等の記憶手段に
記憶されている。そして使用するトランスデューサに応
じて、また診断視野に応じて、前記多数の駆動電圧波形
のなかから最適な波形が選択される。この選択はコンピ
ュータ等によって行われる。選択された電圧波形のデー
タがアドレス制御回路等で構成される読出手段によって
読み出され、この読み出されたデータに基づいてトラン
スデューサが駆動される。

これにより、使用するトランスデューサに応じた最適
な電圧波形でもって該トランスデューサを駆動でき、超
音波信号の必要な帯域をロスなく取り出すことができ
る。

また、多段フォーカス法を採用する場合には、各フォ
ーカス位置に応じてトランスデューサの駆動電圧波形を
選択すれば、診断視野に応じて周波数分布を変えること
ができ、１つのトランスデューサによって、例えば、浅
い部位においては明瞭な画像が得られ、しかも深い部位
にも超音波信号を送出して診断を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例によるトランスデューサ駆動回路
の概略構成図を示す。図において、1a〜1nはトランスデ
ューサエレメント（微小振動子）であり、この各トラン
スデューサエレメント1a〜1n（以下、単にトランスデュ
ーサと記す）は、それぞれ駆動アンプ2a〜2nを介して、
遅延量の異なる遅延線3a〜3nに接続されている。

また、５はトランスデューサを駆動するための多数の
電圧波形データが収納された波形データ記憶装置、６は
この波形データ記憶装置５に収納された多数の波形デー
タのうちの１つを選択する波形データ選択装置であり、
コンピュータ等で構成される制御装置７からの指示に応
じて、前記波形データの選択を行うものである。また、
８は発射トリガパルスの入力により、前記選択された波
形データの読み出しを行う波形データ読出回路、９は前
記波形データ読出回路８に読み出しクロックを与える読
出クロック発生回路である。

また、10は波形データ記憶装置５から読み出されたデ
ィジタルデータを、前記トランスデューサを駆動可能な
アナログデータに変換するD/A変換回路である。このよ
うにして、D/A変換回路10,遅延線3a〜3n,及び駆動アン
プ2a〜2nにより、トランスデューサの駆動手段が構成さ
れている。

第２図は前記波形データ記憶装置５に収納された波形
データの例を示し、領域の，，，……には、それ
ぞれ図に示すような、異なる駆動電圧波形のデータが収
納されている。

次に動作について説明する。

発射トリガパルスが波形データ読出回路８に入力され
ると、読出クロック発生回路９からの、例えば20MHzの
読出クロックに従って、前記波形データ読出回路８はア
ドレスデータを出力する。

ここで、波形データを読み出すためのアドレスデータ
は、例えば、上位ｎビット（ｎは選択すべき駆動波形デ
ータの数によって設定される）＋下位６ビット（１セッ
トの駆動波形データは64個のデータから構成されている
とする）で構成されている。そして、制御装置７は、使
用すべきトランスデューサの特性に最適な駆動電圧波形
が選択されるよう波形データ選択回路６に制御信号を出
力し、波形データ選択回路６は使用する駆動波形データ
に応じた上位アドレスを出力する。一方、この上位アド
レスデータによって選択された領域の各データが、前記
波形データ読出回路８からの下位アドレスデータによっ
て読み出される。

前記のように、20MHzの読出クロックを用いた場合、
その周期は50nsとなり、１セットのデータとして3.2μ
ｓ分の駆動パルス波形がディジタルデータとして、波形
データ記憶装置５から出力される。このデータは、D/A
変換回路10によってアナログデータに変換される。そし
て従来同様に、各遅延線3a〜3nに入力され、駆動アンプ
2a〜2nを介してトランスデューサ1a〜1nに印加される。

また、多段フォーカス方式に本実施例を用いた場合
は、フォーカス位置に応じて、それぞれ最適な駆動電圧
波形が選択されるようにプログラムされる。例えば、フ
ォーカス位置が浅い所では画像がより鮮明になるよう高
域を強調するような駆動波形が選択され、またフォーカ
ス位置が深い所では、超音波がその部位まで到達するよ
う低域を強調するような駆動波形が選択される。

このような本実施例では、使用するトランスデューサ
に応じた最適な駆動電圧波形を選択でき、駆動電圧を高
くすることなく必要な帯域の超音波を効率良く取り出す
ことができる。また、例えば多段フォーカス方式に適用
して、診断視野に応じて周波数分布に変えることがで
き、より精度の高い診断を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、トランスデューサ
の駆動電圧波形を多数記憶しておき、使用するトランス
デューサ等に応じて、前記駆動電圧波形を適宜選択する
ようにしたので、常に最適な波形の電圧でもってトラン
スデューサを駆動でき、超音波信号の必要な帯域をロス
なく取り出すことができる。また、診断視野に応じてト
ランスデューサの駆動電圧を変え、超音波信号の周波数
分布を、診断する部位の深さ等に応じて変えることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるトランスデューサ駆動
装置の構成図、第２図はその回路に含まれるメモリの記
憶内容を示す図である。 1a〜1n……トランスデューサエレメント、2a〜2n……駆
動アンプ、3a〜3n……遅延線、５……波形データ記憶装
置、６……波形データ選択回路、７……制御装置、８…
…波形データ読出回路、10……D/A変換回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波を発生するトランスデューサに所定
   の駆動電圧を印加するためのトランスデューサ駆動装置
   であって、前記トランスデューサを駆動するための多数
   の駆動電圧波形を記憶する波形データ記憶手段と、使用
   するトランスデューサ、または診断視野に応じて前記波
   形データ記憶手段に記憶された駆動電圧波形データを選
   択する波形データ選択手段と、この波形データ選択手段
   で選択された波形データを前記波形データ記憶手段から
   読み出す波形データ読出手段と、この読み出された波形
   データに基づいて前記トランスデューサに駆動電圧を印
   加する駆動手段とを備えたことを特徴とする超音波診断
   装置のトランスデューサ駆動装置。