JP3043857B2 - 超音波観測装置 - Google Patents

超音波観測装置

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JP3043857B2
JP3043857B2 JP3238168A JP23816891A JP3043857B2 JP 3043857 B2 JP3043857 B2 JP 3043857B2 JP 3238168 A JP3238168 A JP 3238168A JP 23816891 A JP23816891 A JP 23816891A JP 3043857 B2 JP3043857 B2 JP 3043857B2
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和裕 御園
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、挿入部先端に超音波振
動子を設けたプロ−ブを被検体内に挿入し、超音波振動
子を駆動して超音波断層像を得る超音波観測装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】超音波観察装置は、体腔内、血管内等に
プロ−ブの挿入部を挿入し、挿入部に設けられている超
音波振動子を駆動することにより、被検対象からの反射
エコ−を受信して信号処理し、超音波断層像を得ること
により超音波診断するものである。こうした超音波観測
装置の受信信号系は、図7に示す概要図のような構成と
なっている。
【0003】この構成によると、図示していないプロ−
ブから供給される受信信号は、被検者回路グランド31に
位置するコネクタ32に入力される。該コネクタ32に入力
された受信信号は、トランス33を介して二次回路グラン
ド(アナロググランド)34に位置するログアンプ35に入
力される。ログアンプ35では、例えば100mV〜1V、
80dbのダイナミックレンジの広い受信信号を100mV
〜1V、20dbの信号へと変換する。
【0004】変換された受信信号は、検波回路36で例え
ば20MHZ 程度のキャリア信号を含んだ受信信号のピ−
クをホ−ルドして検波し、DC7MHZ 程度の信号とす
る。検波された信号は、可変アンプ37で信号のゲインが
術者により変えられたり、超音波の減衰を補うように時
間に対してゲインがコントロ−ルされる。コントロ−ル
された受信信号は、アッテネ−タ38で後述するA/D変
換器への入力信号範囲に対し振幅を大きくしたり、小さ
くしたりすることで信号のレベル差を調整するコントラ
スト回路に入力される。
【0005】次に、バッファ回路39により低インピ−ダ
ンスで出力され、図示していないプロ−ブからの周波数
に合わせたロ−パスフィルタ40を通り、その後、A/
D変換器41でデジタル信号に変換される。デジタル信
号に変換された信号は、二次回路グランド(デジタルグ
ランド)42に位置するラッチ回路43でラッチされた
後、DSC(デジタルスキャンコンバ−タ)44でメモ
リ走査され、テレビ信号に変換され表示器に出力され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例に係る超音
波観測装置の信号系は、コネクタ32からラッチ回路43
までの回路は、1枚の基板に実装されていた。また、D
SC44は、デジタル回路であり図9Aに示す信号波形
のように0V、+5Vのレベル信号やクロック信号で動
作している。また、DSC44はメモリの集積であり、
メモリを動作させるクロック信号がデジタル回路の全体
を走る。したがって、リタ−ン電流とデジタルグランド
42のインピ−ダンスによりデジタルグランド42は、
図9Bに示す信号のように100mV程度のノイズで振ら
れてしまうこととなる。
【0007】また、デジタルグランド42とアナロググ
ランド34とをA/D変換器41を介して接続しているの
で、デジタルグランド42によりアナロググランド34が
振られてしまうこととなる。図10、図11は、その状態を
説明するための図である。図10に示すように、A/D変
換器41にはアナログ電源45、デジタル電源46とア
ナログ基板34a 、デジタル基板42a 用の端子が設けられ
ている。その端子にアナログ電源45及びデジタル電源
46から電流を供給すると、アナログ電源45からの電
流はアナログ電源45のRETに帰る。
【0008】一方、デジタル電源46からの電流が実線
で示すようにデジタル電源46のRETに全て帰ればア
ナログ基板34a が振られることがなく問題はないのであ
るが、デジタル電源46からの電流の一部は破線で示す
ように、A/D変換器41の内部を通りアナログ電源4
5のRETへと流れる。
【0009】図11に従いさらに説明すると、RD は図7
におけるデジタルグランド42間のインピ−ダンス及び
デジタルグランド42からデジタル電源46のグランド
までのリ−ド線間のインピ−ダンスを含めたデジタルグ
ランド42の共通インピ−ダンスとしている。また、R
i はA/D変換器41内部のアナロググランド34とデジ
タルグランド42間のインピ−ダンスとしている。RA
はアナロググランド34間のインピ−ダンス及びアナログ
グランド34からアナログ電源45のグランドまでのリ−
ド線間のインピ−ダンスを含めたアナロググランド34の
共通インピ−ダンスとしている。
【0010】デジタル電流は、a点からRD を通ってデ
ジタル電源のRETへ流れる。もう一方のものは、a点
からRi を通り、さらにb点、RA を通りアナログ電源
へ流れる。するとa点に図8Aに示すようなノイズが生
じると、b点にはRi とRA によって分圧された図8B
に示すようなノイズが現れる。このノイズが図10におけ
るデジタル基板42a からアナログ基板34a に誘導される
ことになり、数10mVに及ぶのである。このノイズによ
ってアナロググランドが振られてしまうと、受信信号は
数100μV からの信号であるのでノイズが埋もれてし
まい検出できなくなってしまっていたのである。
【0011】本発明は、上記の不具合を解決すべく提案
されるもので、デジタルノイズによってアナロググラン
ドが誘導されることなく、受信信号の微小電圧をも検出
することができる超音波観測装置を提供することを目的
としたものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、挿入部先端に超音波振動子を設けたプ
ロ−ブを被検体内に挿入し、超音波振動子を駆動して超
音波断層像を得るようにした超音波観測装置において、
超音波振動子への入力信号を対数増幅及び検波する第1
の基板と、増幅した受信信号をアナログ、デジタル変換
する第2の基板と、第1の基板と第2の基板とをインピ
−ダンスを有する接続手段で接続した超音波観察装置と
したものである。
【0013】
【作用】このように構成してあるので、DSCから発生
するデジタルノイズがアナログ基板に誘導されにくくな
り、受信信号がノイズに埋もれてしまうようなことがな
くなるので、微弱な信号も検出できるようになる。
【0014】
【実施例】先ず、図4〜図6に従い本発明の概要を説明
すると、第1アナログ基板19と第2アナログ基板20
とは同軸ケ−ブル25を介して接続してあり、第2アナ
ログ基板20とデジタル基板21とはA/D変換器22
を介して接続してある。このA/D変換器22の端子に
アナログ電源23、デジタル電源24から電源を供給す
る。すると、破線で示すようにデジタル電源24からノ
イズの乗った電流の一部がA/D変換器22の内部を通
り第2アナログ基板20へと流れる。この電流はアナロ
グ電源23のRETへと流れるが、デジタル基板21か
ら第2アナログ基板21に流れた電流の一部は、同軸ケ
−ブル25を通り第1アナログ基板19へと流れ、アナ
ログ電源23のRETへと達する。
【0015】図5は、図4を等価的に書き換えたもので
ある。RD はデジタルグランドの共通インピ−ダンスで
あり、Ri はA/D変換器22のデジタルグランドとア
ナロググランド間のインピ−ダンスであり、RA は第2
アナログ基板20の共通インピ−ダンスであり、RA -1
は第1アナログ基板19の共通インピ−ダンスであり、
W は同軸ケ−ブル25のグランド間のインピ−ダンス
である。a1で発生しているノイズの乗っている電流は、
D を通ってRETへ流れ、またRi を通ってa2に達す
る。a2ではRi とRA 、RA -1、RW による合成抵抗に
よって分圧され、図6Aに示すように小さくなる。
【0016】また、a2を通った電流はRA を通ってRE
Tへ達し、またRW を通りさらにb点を通りさらにRA
-1を通ってRETへと達する。この場合、b点でのノイ
ズ波形はRW とRA -1により分圧されて図6Bに示すよ
うに小さくなる。このように本発明は、第1アナログ基
板19と第2アナログ基板20との間にインピ−ダンス
を持たせることによりデジタル基板21からのノイズを
第1アナログ基板19に流れにくくして、微小な受信信
号をも検出できるようにしている。
【0017】以下、図面を参照しながら本発明の各実施
例を詳細に説明していく。図1は、第1実施例に係る超
音波観測装置の受信信号系を示す概要図である。図示し
ていないプロ−ブからの受信信号は、患者グランド1に
位置するコネクタ2を介して供給される。コネクタ2
は、トランス4に接続されており、患者グランド1と第
1の二次回路グランド(第1アナロググランド)3とを
分離している。トランス4の出力端は、第1アナロググ
ランド3に位置するログアンプ5に接続されている。
【0018】ログアンプ5の出力は検波回路6に接続さ
れ、検波回路6の出力は可変アンプ7に接続されてい
る。可変アンプ7には外部からSTC、GAINの制御
信号が供給されるようになっており、可変アンプ7の出
力はアッテネ−タ8に接続されている。アッテネ−タ8
では、信号のレベル差を調整するコントラスト回路に入
力されるようになっている。アッテネ−タ8の出力はバ
ッファ回路9に入力し、同軸ケ−ブル10を介して第2
の二次回路グランド(第2アナロググランド)11へと
導かれる。以上のコネクタ2から同軸ケ−ブル10のコ
ネクタ12までは、1枚の基板に実装されている。
【0019】第2アナロググランド11では、入力され
た信号がロ−パスフィルタ13を通り、A/D変換器1
4へと入力される。A/D変換器14によりデジタル信
号に変換された信号は、第3の二次回路グランド(デジ
タルグランド)15に位置するラッチ回路16でラッチ
され、DSC17に入力される。
【0020】このように構成されている本実施例では、
コネクタ2に図2Aに示すような受信信号が入力され
る。この受信信号は20MHZ のキャリア信号を有し、V
p-p で数10mVの信号である。次に、この受信信号はトラ
ンス4を介してログアンプ5で、図2Bに示すごとく振
幅の大きさによって増幅率が異なるように対数増幅され
る。こうすることにより、大信号と小信号の差が小さく
なり、ダイナミックレンジが圧縮された形となる。この
場合、受信信号のV p-p は数Vにまで増幅されている。
【0021】次に、検波器6により受信信号は図2Cに
示すように全波整流され、ロ−パスフィルタ13を通して
キャリア信号がとられる。したがって、図2Cは図2B
をピ−クディテクトした形となり、V p-p は数Vとな
る。次に、可変アンプ7により図2Cに示すごとく、外
部よりSTC、GAIN制御のためのバイアスが設定さ
れる。例えば、図2Cのaで切り取った波形が図2D1と
なり、bで切り取った波形が図2D2となるのである。こ
のbの点を下げていくにしたがい、小さな信号も検出さ
れるようになりGAINを上げたようになる。一方、下
げ過ぎるとノイズが入ってくることになるので、術者が
適宜b点を設定することとなる。
【0022】次に、アッテネ−タ8で図2D1、D2の信号
を大きくしたり(図2E1)、小さくしたり(図2E2)し
てコントラストを調整する。こうした信号をバッファ回
路9を介し、さらに同軸ケ−ブル10を通して第2アナ
ロググランド11に信号を入力している。第2アナログ
グランド11に入力した信号(数V)は、検波器6で取
りきれなかったキャリア信号を取るためロ−パスフィル
タ13を通す。ロ−パスフィルタ13を通った信号は、
A/D変換器14に入力してデジタル信号に変換する。
その値をDSC17からのクロック信号でラッチしてD
SC17に転送する。
【0023】DSC17では、A/D変換器14及びラ
ッチ回路16を動作させるためにクロック信号を供給す
る。また、ラッチ回路16とデ−タのやりとりを行うた
めグランドを共通にしている。すると、DSC16基板
のグランドノイズ(数100mV)がA/D変換器14を
通って第2アナロググランド11に流れる。ここでのノ
イズは、A/D変換器14の内部インピ−ダンスによ
り、数10mV程度に減衰する。この場合、第2アナログ
グランド11の基板では信号レベルが数Vと大きいの
で、このノイズはあまり影響しない。
【0024】また、第2アナロググランド11の基板か
ら第1アナロググランド3の基板に同軸ケ−ブル10を
通って流れたノイズは数mV以下となり、ログアンプ5に
入力する数100mV〜数Vの信号に対して、数100mV
オ−ダの信号は多少ノイズに埋もれてしまうが、従来の
ものに比較して微小な受信信号の検出は可能となる。
【0025】図3は、本発明の第2実施例を示したもの
で、本実施例では図1における同軸ケ−ブル10にフェ
ライトコア18を設けている。その他の構成は第1実施
例と同様である。一般にフェライトコア18は、任意の
周波数に対してインピ−ダンスが高くなるという性質が
ある。第1アナロググランド3では、キャリア信号を除
いた受信信号を同軸ケ−ブル10を介して第2アナログ
グランド11に送るのでその信号の周波数成分はDC1
0MHZ 程度である。また、DSC17の基板で発生する
ノイズは、40MHZ の基本クロック信号およびリンギン
グであり数10MHZ と高い。
【0026】そこで、本実施例のように同軸ケ−ブル1
0に10MHZ程度の周波数からインピ−ダンスが高くな
るフェライトコア18を設けると、デジタルノイズが第
2アナロググランド11から第1アナロググランド3に
流れにくくなり、ノイズは数100mvオ−ダ−に減少す
る。しかしながら、受信信号に対しては周波数帯域が異
なるので減衰を招くことはない。このように、DSC1
7からのデジタルノイズが第1アナロググランド3の基
板に誘導されにくくなり、微小な受信信号も検出できる
ようになる。
【0027】
【発明の効果】以上のごとく、本発明によればインピー
ダンスを有する接続手段を設けることによりDSCから
発生するデジタルノイズが減衰して数100μV オ−ダ
の信号を扱うアナログ基板に誘導されにくくなり、受信
信号がノイズに埋もれてしまうようなことがなくなる。
したがって、微小な受信信号をも検出できるようにな
り、超音波断層像の分解能の向上を図れ、適正な超音波
診断を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る装置の信号受信系の
概要図である。
【図2】信号波形の状態を示す説明図である
【図3】本発明の第2実施例に係る装置の信号受信系の
概要図である。
【図4】本発明の概要を説明するための図である。
【図5】本発明の概要を説明するための図である。
【図6】本発明の概要を説明するための図である。
【図7】従来例に係る信号受信系の概要図である。
【図8】従来例を説明するための信号の説明図である。
【図9】従来例を説明するための信号の説明図である。
【図10】従来例を説明するための図である。
【図11】従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
1 患者グランド 2 コネクタ 3 第1アナロググランド 4 トランス 5 ログアンプ 6 検波器 7 可変アンプ 8 アッテネ−タ 9 バッファ回路 10 同軸ケ−ブル 11 第2アナロググランド 12 コネクタ 13 ロ−パスフィルタ 14 A/D変換器 15 デジタルグランド 16 ラッチ回路 17 DSC
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15 G01N 29/00 - 29/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 挿入部先端に超音波振動子を設けたプロ
    −ブを被検体内に挿入し、超音波振動子を駆動して超音
    波断層像を得るようにした超音波観測装置において、 超音波振動子への入力信号を対数増幅及び検波する第1
    の基板と、増幅した受信信号をアナログ、デジタル変換
    する第2の基板と、第1の基板と第2の基板とをインピ
    −ダンスを有する接続手段で接続したことを特徴とする
    超音波観察装置。
JP3238168A 1991-09-18 1991-09-18 超音波観測装置 Expired - Lifetime JP3043857B2 (ja)

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JPH0576531A JPH0576531A (ja) 1993-03-30
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