JP3079779B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP3079779B2
JP3079779B2 JP04156362A JP15636292A JP3079779B2 JP 3079779 B2 JP3079779 B2 JP 3079779B2 JP 04156362 A JP04156362 A JP 04156362A JP 15636292 A JP15636292 A JP 15636292A JP 3079779 B2 JP3079779 B2 JP 3079779B2
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森雄 西垣
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医用に用いる超音波診
断装置、特に、その送信回路に関する。
【0002】
【従来の技術】複数の振動子を用いた超音波診断装置に
おいて、分解能の高い優れた画質を得るために超音波ビ
ームを集束させるフォーカシングの手法については既に
広く知られている。
【0003】フォーカシングされた超音波ビームには、
本来、超音波ビームを向けたい方向のほかにも、若干、
指向性を持つ方向があり、この部分をサイドローブとい
う。サイドローブの方向に強い反射物がある場合、本来
の超音波ビームの方向に反射物がなくともエコーが帰っ
てきてしまうため、何かあるように画面に表示されてし
まう。これをアーチファクトといい、診断を誤らせる要
因となる。
【0004】従来、アーチファクトの原因となるサイド
ローブを低減する方法として、送信レベルに重み付けを
する方法が知られている。アパチャーの端部になるにし
たがってレベルを小さくしていくこの手法はアポダイゼ
ーションと呼ばれる。アポダイゼーションは一般的にメ
インビームの大きさを若干太くはするが、サイドローブ
を低減するため、超音波診断装置にはよく用いられる。
【0005】アポダイゼーションを行う場合の従来の超
音波診断装置における送信回路の一例について図7の概
略ブロック図を参照しながら説明する。
【0006】図7において、1は電気パルスと超音波パ
ルスとの変換、すなわち、超音波の送受信を行う振動子
であり、複数個用いられている。2はパルス発生回路
(以下、パルサと呼ぶ)であり、複数個用いられ、それ
ぞれ電気パルスで振動子1を駆動する。3は電源供給回
路(以下、レギュレータと呼ぶ)であり、複数個用いら
れ、それぞれパルサ2の発生するパルスの振幅を可変で
きる。4はD/A変換器であり、複数個用いられ、それ
ぞれディジタルデータをアナログ信号に変換してレギュ
レータ3に送出する。7は各レギュレータ3の出力を蓄
積するキャパシタである。
【0007】以上の構成について、以下、その動作とと
もに更に詳細に説明する。各D/A変換器4は図示され
ないレベルコントロール回路から送信レベルのディジタ
ルデータを受け取り、アナログ信号に変換して出力す
る。レギュレータ3は出力されたアナログ信号に比例す
る電圧を出力する。一般にD/A変換器4の出力は数ボ
ルトであり、レギュレータ3の出力は数十から百数十ボ
ルトである。
【0008】レギュレータ3の出力は、パルサ2の電源
として使用される。パルサ2は図示されない送信タイミ
ング発生回路よりトリガパルスを受け取り、レギュレー
タ3の出力に比例した振幅のパルスを発生する。パルサ
2における電力の消費は、パルスを発生するごく短い時
間に集中するため、一般にレギュレータ3の出力をキャ
パシタ7に蓄積することにより、レギュレータ3の出力
電流を小さくする方法が用いられる。パルサ2で発生し
た電気パルスは、振動子1において超音波パルスに変換
され、図示されない体内に放射される。そして、体内か
らの反射波が振動子1で受信されて電気信号に変換さ
れ、信号処理されて図示されない超音波診断装置本体の
表示部に超音波断層像が表示される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の構成では、特に、回路を小さく集積化した場合、
また、複数個の回路を1つのパッケージに入れた場合に
レギュレータ3の発熱の問題が大きくなる。発熱を抑え
ようとする場合、レギュレータ3の出力電流が少なくな
るため、キャパシタ7に電荷を高速で蓄えることができ
なくなる。
【0010】本発明は、上記のような従来の問題を解決
するものであり、回路を高速に動作させつつ発熱を抑え
ることができ、したがって、回路の集積化を可能にして
コンパクト化を図ることができるようにした超音波診断
装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の技術的手段は、超音波を送受信する複数個の
振動子と、この振動子を駆動するドライバ、このドライ
バに電流を供給し、その電源電圧をコントロールして上
記ドライバの発生するパルスの振幅を可変できる複数個
の電源供給回路、上記複数個の電源供給回路に電流を供
給し、送信パルスの出力レベルを変化させたときに出力
電圧が変化する主電源回路を有する送信回路とを備えた
ものである。
【0012】本発明の他の技術的手段は、超音波を送受
信する複数個の振動子と、この振動子を駆動するドライ
バ、このドライバに電流を供給し、その電源電圧をコン
トロールして上記ドライバの発生するパルスの振幅を可
変できる複数個の電源供給回路を有し、複数のチャンネ
ル分の電源供給回路をチャンネルが隣合わないように1
つのパッケージに収めた送信回路とを備えたものであ
る。
【0013】本発明の他の技術的手段は、超音波を送受
信する複数個の振動子と、この振動子を駆動するドライ
バ、このドライバに電流を供給し、その電源電圧をコン
トロールして上記ドライバの発生するパルスの振幅を可
変できる複数個の電源供給回路、この電源供給回路の電
流を一時的に蓄積し、大きさを可変する事が可能なキャ
パシタを有する送信回路とを備えたものである。
【0014】本発明の更に他の技術的手段は、上記各技
術的手段における電源供給回路として差動増幅器および
B級増幅器を組み合わせた複数個の電源供給回路を用い
たものである。
【0015】
【作用】したがって、本発明によれば、出力電圧可変可
能な電源供給回路のための電源回路を設けることで消費
電力を低減し、または複数のチャンネル分の電源供給回
路を消費電力が多いチャンネルと少ないチャンネルの組
み合わせで1つのパッケージに収めることによりパッゲ
ージごとの消費電力の平均化を図り、パッケージにおけ
る最大消費電力を低減し、または電源供給回路の出力に
接続するキャパシタの大きさを可変にすることで消費電
力を最低限に抑えることができ、または電源供給回路と
して差動増幅器とB級増幅器を組み合わせて用いること
により、負荷に対する電流の吸い込み能力が吐出しと同
様に高速となる。このように回路を高速に動作させつつ
発熱を抑えることができる。
【0016】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について図面
を参照しながら説明する。
【0017】図1は本発明の第1の実施例における超音
波診断装置に用いる送信回路を示す概略構成図である。
【0018】図1において、1は電気パルスと超音波パ
ルスとの変換、すなわち、超音波の送受信を行う振動子
であり、複数個用いられている。2はパルス発生回路
(以下、パルサと呼ぶ)であり、複数個用いられ、それ
ぞれ電気パルスで振動子1を駆動する。3は電源供給回
路(以下、レギュレータと呼ぶ)であり、複数個用いら
れ、それぞれパルサ2の発生するパルスの振幅を可変で
きる。4はD/A変換器であり、複数個用いられ、それ
ぞれディジタルデータをアナログ信号に変換して参照電
圧としてレギュレータ3に送出する。5はレギュレータ
であり、1個用いられ、各レギュレータ3に電源を供給
する。6はD/A変換器であり、1個用いられ、ディジ
タルデータをアナログ信号に変換してレギュレータ5に
送出する。
【0019】以上の構成について、以下、その動作とと
もに更に詳細に説明する。各D/A変換器4に図示され
ない制御部から送信レベルおよび重み付けを勘案したデ
ィジタルデータが入力されると、各D/A変換器4はそ
のディジタルデータをアナログ信号に変換し、各レギュ
レータ3に出力する。各レギュレータ3はこのアナログ
信号を増幅し、各パルサ2に電源として供給する。各パ
ルサ2は図示されない送信トリガ回路からトリガ信号を
受け取り、各レギュレータ3から供給された電源の電圧
に見合った振幅のパルスで各振動子1を駆動する。レギ
ュレータ3の電源は、レギュレータ5から供給される
が、送信パルスの出力レベルが変化すると、レギュレー
タ5の出力電圧もD/A変換器6により可変される。し
たがって、複数のレギュレータ3の必要とする電圧を満
足する最低限の電圧をレギュレータ5から提供すること
により、動作速度を下げることなく、各レギュレータ3
の内部における電圧降下により発熱を小さくすることが
できる。
【0020】なお、レギュレータ3は数十から数百個用
いるため、回路の集積化が必要であるが、レギュレータ
5は1個用いればよいので、その発熱は問題とならな
い。
【0021】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について図面を参照しながら説明する。
【0022】図2は本発明の第2の実施例における超音
波診断装置に用いる送信回路を示す概略ブロック図であ
る。
【0023】図2において、2はパルサであり、複数個
用いられ、それぞれ電気パルスで振動子(エレメント)
を駆動する。3はレギュレータであり、複数個用いら
れ、それぞれパルサ2の発生するパルスの振幅を可変で
きる。4はD/A変換器であり、複数個用いられ、それ
ぞれディジタルデータをアナログ信号に変換してレギュ
レータ3に送出する。この実施例は、振動子数が64チ
ャンネルの電子セクタ型プローブを用いた場合について
表示したものであり、D/A変換器4、レギュレータ
3、パルサ2はそれぞれ64個ずつ用意されている。レ
ギュレータ3は集積化され、4チャンネル分が1つのパ
ツケージ31に収められた場合を想定している。図2に
おいては、波線で囲んだ部分が1パッケージとなってい
る。
【0024】以上の構成について、以下、その動作とと
もに更に詳細に説明する。例えば、図2における1番上
のパッケージ31には、1、17、33、49の4つの
チャンネルのレギュレータ3が収められている。
【0025】重み付けはアパチャーの中心部で大きく、
端部で小さくなるように行われるが、これに伴う電圧降
下によるレギュレータ3の内部の発熱量は、図3に示す
ように、中心部と端部が低くなった2つの山形をしてい
る。したがって、本実施例のように発熱量の比較的大き
なチャンネルと、比較的小さなチャンネルのレギュレー
タ3を組み合わせて1つのパッケージ31に収めること
により、動作速度を下げることなく、1つのパッケージ
31当りの発熱量を平均化することができる。
【0026】図4はガウス型に重み付けをした場合のパ
ッケージ31当りの消費電力を表わしたものである。点
線41はチャンネルの順番に4つずつパッケージ31に
入れた従来の例、実線42は本実施例によるものであ
る。本実施例によれば、パッケージ31間の消費電力の
ばらつきが小さくなり、パッケージ31に要求される最
大放熱量が小さくなることが明らかである。
【0027】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について図面を参照しながら説明する。
【0028】図5は本発明の第3の実施例における超音
波診断装置に用いる送信回路を示す概略構成図である。
【0029】図5において、1は振動子、2はパルサ、
3はレギュレータ、4はD/A変換器であり、これらは
上記第1の実施例と同様である。8と9は容量を異に
し、レギュレータ3の出力電流を蓄積するキャパシタ、
32はキャパシタ8と9を選択的にレギュレータ3に接
続するアナログスイッチである。図示例では各部は1組
のみ示されている。
【0030】以上の構成について、以下、その動作とと
もに更に詳細に説明する。レギュレータ3からパルサ2
の電源が出力されるところまでは上記第1の実施例と同
様である。パルサ2が電源を必要とするのは短い時間で
あり、レギュレータ3の出力電流をキャパシタに蓄積し
ておくという手段を用いるのは従来例で述べたとおりで
あるが、実際に振動子1を駆動する場合、例えば、波数
の変更などの駆動条件の変化があり、波数について言え
ば、多い場合には、大きい容量のキャパシタが必要であ
る。しかし、常に容量の大きなキャパシタを出力に付加
している場合、例えば、波数が少ない場合において無駄
な電力を消費し、発熱となる。そこで、容量の違うキャ
パシタ8、9を用意し、場合に分けてアナログスイッチ
32を切り替えることにより、この問題を解決する。
【0031】一般には、探触子の発熱や安全性の問題か
ら、送信する超音波の波数が多いときはその振幅は小さ
く、波数が少ないときは振幅は大きくすることが多い。
したがって、波数が多いときには大きな容量のキャパシ
タ8、または9が必要であるが、パルサ2に供給すると
きの電圧は低くて良く、波数が少ないときには小さな容
量のキャパシタ9、または8で良いが、パルサ2に供給
するときの電圧は高い必要がある。このことから、パル
サ2の電源としてキャパシタ8、9に蓄えられるべき電
荷の量は、波数にさほど影響しないと言える。
【0032】本実施例によれば、レギュレータ3から供
給できる電流量が限られ、波数が少なく、高い電圧が必
要な場合において、キャパシタに小さなものを用いるこ
とが可能であるため、レギュレータ3の発熱を抑えつ
つ、キャパシタへの高速な充電を可能とするものであ
る。
【0033】なお、この実施例においては、2つのキャ
パシタ8、9を用いているが、3つ以上用いてもまった
く同様である。
【0034】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について図面を参照しながら説明する。
【0035】図6は本発明の第4の実施例における超音
波診断装置に用いるレギュレータ部分を示す回路図であ
る。
【0036】図6において、10〜14はトランジス
タ、15〜22は抵抗器(R)である。この回路は抵抗
15〜21およびトランジスタ10〜12からなる差動
増幅器と、トランジスタ13、14からなるB級増幅器
とで構成されている。
【0037】以上の構成について、以下、その動作とと
もに更に詳細に説明する。トランジスタ13、14から
なるB級増幅器の出力が差動増幅器のトランジスタ11
のベースにフィードバックすることにより回路全体の増
幅率を決定している。増幅率Aは、次式で表わされる。
【0038】A=R22/R21 一般には、このB級増幅器の部分がないため、負荷に対
する電流の吸い込み能力が吐き出し能力に比べて劣る
が、本実施例の回路においては、B級増幅器を付加した
ことにより、負荷に対する電流の吸い込み能力が向上
し、発熱を増やすことなく、回路の高速化を図ることが
できる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、出
力電圧可変可能な電源供給回路のための電源回路を設け
ることで消費電力を低減し、または複数のチャンネル分
の電源供給回路を消費電力が多いチャンネルと少ないチ
ャンネルの組み合わせで1つのパッケージに収めること
によりパッゲージごとの消費電力の平均化を図り、パッ
ケージにおける最大消費電力を低減し、または電源供給
回路の出力に接続するキャパシタの大きさを可変にする
ことで消費電力を最低限に抑えることができ、または電
源供給回路として差動増幅器とB級増幅器を組み合わせ
て用いることにより、負荷に対する電流の吸い込み能力
が吐出しと同様に高速となる。このように回路を高速に
動作させつつ発熱を抑えることができる。したがって、
回路の集積化を可能にしてコンパクト化を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における超音波診断装置
に用いる送信回路を示す概略構成図
【図2】本発明の第2の実施例における超音波診断装置
に用いる送信回路を示す概略ブロック図
【図3】レギュレータ内部の発熱量の説明図
【図4】本発明の第2の実施例におけるパッケージ当り
の消費電力の説明図
【図5】本発明の第3の実施例における超音波診断装置
に用いる送信回路を示す概略構成図
【図6】本発明の第4の実施例における超音波診断装置
に用いる送信回路のレギュレータ部分を示す回路図
【図7】従来例の超音波診断装置に用いる送信回路を示
す概略構成図
【符号の説明】
1 振動子 2 パルサ 3 レギュレータ 4 D/A変換器 5 レギュレータ 6 D/A変換器 8 キャパシタ 9 キャパシタ 10〜14 トランジスタ 15〜22 抵抗 31 パッケージ 32 アナログスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−92482(JP,A) 特開 昭61−146236(JP,A) 特開 平4−33645(JP,A) 特開 平2−7944(JP,A) 特開 平2−168938(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を送受信する複数個の振動子と、
    この振動子を駆動するドライバ、このドライバに電流を
    供給し、その電源電圧をコントロールして上記ドライバ
    の発生するパルスの振幅を可変できる複数個の電源供給
    回路、上記複数個の電源供給回路に電流を供給し、送信
    パルスの出力レベルを変化させたときに出力電圧が変化
    する主電源回路を有する送信回路とを備えた超音波診断
    装置。
  2. 【請求項2】 超音波を送受信する複数個の振動子と、
    この振動子を駆動するドライバ、このドライバに電流を
    供給し、その電源電圧をコントロールして上記ドライバ
    の発生するパルスの振幅を可変できる複数個の電源供給
    回路を有し、複数のチャンネル分の電源供給回路をチャ
    ンネルが隣合わないように1つのパッケージに収めた送
    信回路とを備えた超音波診断装置。
  3. 【請求項3】 超音波を送受信する複数個の振動子と、
    この振動子を駆動するドライバ、このドライバに電流を
    供給し、その電源電圧をコントロールして上記ドライバ
    の発生するパルスの振幅を可変できる複数個の電源供給
    回路、この電源供給回路の電流を一時的に蓄積し、大き
    さを可変する事が可能なキャパシタを有する送信回路と
    を備えた超音波診断装置。
  4. 【請求項4】 電源供給回路が差動増幅器およびB級増
    幅器を組み合わせた複数個の電源供給回路である請求項
    1ないし3のいずれかに記載の超音波診断装置。
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JP6301114B2 (ja) * 2013-11-19 2018-03-28 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置
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