JP3294733B2 - プローブユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波エコー(echo)を
検出するプローブユニットに関する。さらに詳しくは、
本発明は、非線形的な超音波反射特性を有するエコー源
からのエコーを検出するプローブユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】医用超音波撮影装置においては、被検体
内に超音波を送波し、そのエコー信号に基づいて被検体
の内部構造を画像化することが行なわれる。エコー源の
中には、ある種の造影剤（発泡剤）のように、反射特性
の非線形性により、送波された超音波の例えば第２高調
波成分のエコーを返すものがあり、そのような造影剤を
用いて撮影するときには、エコー信号の第２高調波成分
に基づいて被検体内が画像化される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】被検体内に送波される
超音波を発生する超音波振動子は、駆動回路の電力効率
を上げるために飽和出力電圧すなわち矩形波電圧で駆動
されることが多いが、その場合、矩形波電圧に含まれる
高調波成分により、被検体内に送波される超音波にも高
調波成分が含まれることになる。このため、非線形性を
持たないエコー源からのエコーにも高調波成分が含ま
れ、本来の非線形エコー源からのエコーと区別がつかな
くなる、という不都合がある。

【０００４】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は、非線形エコー源からのエコーを
正しく検出するプローブユニットを実現することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する手
段は、複数の超音波振動子からなる振動子アレイを有す
るプローブと、前記振動子アレイに一端が接続されたケ
ーブルと、筐体内に前記ケーブルの他端を収容するケー
ブルコネクタとを有するプローブユニットであって、前
記ケーブルコネクタは前記振動子アレイ用の送波信号の
高調波成分を阻止する高調波成分阻止手段を前記筐体に
内蔵することを特徴とするプローブユニットである。前
記高調波成分阻止手段はＬＣ回路によって構成してもよ
い。前記ケーブルコネクタは前記振動子アレイの受信信
号用のバッファアンプを前記筐体に内蔵してもよい。

【０００６】

【作用】課題を解決する手段では、ケーブルコネクタが
振動子アレイ用の送波信号の高調波成分を阻止する高調
波成分阻止手段を筐体に内蔵することにより、超音波振
動子の送波信号から高調波成分が除かれる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明実施例の装置の構成を示すブ
ロック図、図２は本発明実施例の装置を用いた超音波撮
影装置のブロック図である。

【０００８】先ず、本発明実施例の装置を用いた超音波
撮影装置について説明すれば、図２において、１はプロ
ーブ(probe) 、１１はケーブル(cable) 、２はケーブル
コネクタ(cable connecter) 、３は送受信回路、４は対
数増幅回路、５は包絡線検波回路、６はディジタル・ス
キャンコンバータ(digital scan converter)、７は表示
器、８は制御回路、９は操作器である。

【０００９】プローブ１はケーブルコネクタ２によって
送受信回路３に接続される。プローブ１は図示しない被
検体に当接され、送受信回路３から与えられる送波信号
に従って超音波を被検体内に送波し、被検体内から返っ
てくるエコー信号を検出するものである。

【００１０】送受信回路３は、制御回路８による制御の
下にプローブ１に送波信号を与えると共に、検出された
エコー信号を受信および増幅するものである。なお、送
波信号の出力および超音波検出信号の受信に当たって
は、各送波信号についての位相差付けおよび各受信信号
の整相加算が行なわれ、超音波送受信の指向性を決める
ためのビームフォーミング(beam forming)および超音波
ビーム走査のためのビームステアリング(beam steerin
g) が行なわれる。

【００１１】対数増幅回路４は、送受信回路３の出力信
号を対数増幅するものである。包絡線検波回路５は、対
数増幅回路４の出力信号を包絡線検波してＢモードの画
像信号を得るものである。

【００１２】ディジタル・スキャンコンバータ６は、制
御回路８による制御の下、包絡線検波回路５から出力さ
れる画像信号をディジタル信号に変換して画像メモリ
（不図示）に記憶するとともに、記憶した画像データを
表示器７の表示動作に合わせて出力するものである。表
示器７は、制御回路８による制御の下、ディジタル・ス
キャンコンバータ６から与えられる画像データを画像と
して表示するものである。

【００１３】対数増幅回路４、包絡線検波回路５、ディ
ジタル・スキャンコンバータ６および表示器７は、本発
明における画像形成手段の一実施例である。制御回路８
は、送受信回路３、ディジタル・スキャンコンバータ６
および表示器７に制御信号を与えてそれらの動作を制御
するものである。操作器９は、操作者によって操作さ
れ、制御回路８に指令やデータを与えるものである。

【００１４】図１は、プローブ１、ケーブル１１、ケー
ブルコネクタ２および送受信回路３からなる部分の詳細
を示すものである。図１において、１０１は複数の超音
波振動子（以下単に振動子という）からなる振動子アレ
イである。振動子アレイ１０１の超音波振動子が本発明
における超音波振動子の一実施例である。

【００１５】３０１はドライバ、３０２はフィルタ、３
０３はレシーバ、３０４は送受信スイッチである。ドラ
イバ３０１は入力信号に従って送波信号、すなわち例え
ば飽和出力の矩形波の振動子駆動電圧を発生するもので
ある。ドライバ３０１は本発明における超音波送波手段
の一実施例である。

【００１６】フィルタ３０２はドライバ３０１の送波信
号に含まれる高調波成分を阻止し基本周波数成分を通過
させるものである。フィルタ３０２は本発明における高
調波成分阻止手段の一実施例である。

【００１７】レシーバ３０３は振動子の超音波検出信号
を受信するもので、本発明におけるエコー検出手段の一
実施例である。送受信スイッチ３０４は、送信時に送波
信号を振動子アレイ１０１に伝達し、受信時に超音波検
出信号をレシーバ３０３に伝達するものである。

【００１８】これらドライバ３０１、フィルタ３０２、
レシーバ３０３および送受信スイッチ３０４は、一組と
なって振動子アレイ１０１の１チャネル(channel) 分の
単位送受信回路３１を形成する。同様な単位回路３２〜
３ｎが振動子アレイ１０１の各チャネル毎に設けられて
いる。なお、振動子アレイ１０１の１チャネルは１つの
振動子あるいは複数の振動微素子によって形成される。

【００１９】次に、本発明実施例の装置の動作を説明す
る。制御回路８による制御の下、プローブ１と送受信回
路３により、超音波による被検体内の走査が行なわれ
る。それによって得られるエコーの受信信号は、対数増
幅回路４で対数増幅され、包絡線検波回路５で包絡線検
波され、Ｂモードの画像信号としてディジタル・スキャ
ンコンバータ６に入力され、ディジタル画像データとし
て記憶される。ディジタル・スキャンコンバータ６に記
憶された画像データは、制御回路８による制御の下、表
示器７の表示タイミングに合わせて読み出され、表示器
７に画像として表示される。

【００２０】このとき、送受信回路３において、ドライ
バ３０１は矩形波の送波信号を出力するが、フィルタ３
０２で高調波成分が阻止されることにより、振動子アレ
イ１０１の振動子には送波信号の基本周波数成分だけが
与えられる。そして、このような送波信号によって駆動
された振動子は、高調波成分を含まない超音波を発生す
る。したがって、送波信号の高調波成分がエコー信号に
含まれるときは、それは非線形エコー源から返ってきた
のであり、送波信号にもともと含まれていたものではあ
り得ないことが保証される。すなわち、非線形エコー源
のからのエコー信号を正しく検出することができる。

【００２１】本発明の他の実施例を図３ないし図５に示
す。図３はフィルタ３０２を周波数帯域の可変なものに
した例であり、ＬＣ回路で構成し、キャパシタＣに可変
容量のものを用いている。プローブ１は、探査の深度や
画像の必要分解能に応じて、超音波の周波数が異なるも
のが用いられるので、このような可変フィルタにより複
数のプローブに対応することができる。

【００２２】フィルタ３０２の周波数帯域の調整は、制
御回路８によりプローブ１の種類を判別して自動的に行
なわれる。また、操作者により操作器９を通じて行なう
ようにしてもよい。

【００２３】図４は、それぞれ周波数帯域の異なる複数
のフィルタ用意し、プローブ１の種類に合わせて切り換
えて使用するようにした例である。Ｆ１〜Ｆ４がそれぞ
れ周波数帯域の異なる複数のフィルタであり、例えば、
フィルタＦ１は１０ＭＨｚ用、フィルタＦ２は７ＭＨｚ
用、フィルタＦ３は５ＭＨｚ用、フィルタＦ４は３．５
ＭＨｚ用である。なお、Ｐはフィルタを有しないスルー
(through) の信号経路である。

【００２４】これらのフィルタＦ１〜Ｆ４および信号経
路Ｐは、連動する２つの切り換えスイッチ３０５，３０
６によって切り換えて利用される。切り換えスイッチ３
０５，３０６の切り換えは、制御回路８によりプローブ
１の種類を判別して自動的に行なわれる。また、操作者
により操作器９を通じて行なうようにしてもよい。

【００２５】なお、フィルタを有しないスルー(throug
h) の信号経路Ｐは、非線形エコー源に着目しないで通
常の撮影を行なうときに使用する送波信号の経路であ
る。この信号経路Ｐを有することにより、高調波成分の
阻止が不要な場合はフィルタの機能を無効化することが
でき、非線形エコー源に着目した撮影と、非線形エコー
源にとくに着目しない通常の撮影のどちらにも使用でき
る超音波撮影装置とすることができる。

【００２６】図５は、フィルタ３０２をケーブルコネク
タ２の筐体２１内に組み込むようにした実施例である。
筐体２１内には各受信信号の経路にバッファアンプ３０
７も組み込まれる。このように構成することにより、高
調波成分を含まない超音波を発生するプローブユニット
を得ることができる。なお、フィルタ３０２は、ケーブ
ルコネクタ２の筐体に組み込む代わりにプローブ１の筐
体に組み込むようにしてもよい。

【００２７】なお、超音波送波手段は矩形波に限らず、
高調波成分により非正弦波となっている駆動信号を出力
するものであって良い。また、超音波撮影装置は医用の
ものに限られない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ケーブルコネクタの筐体に内蔵した高調波成分阻止手段
によって超音波振動子の送波信号の高調波成分を阻止す
るようにしたので、高調波成分を含まない超音波を発生
するプローブユニットを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明実施例の装置を用いた超音波撮影装置ブ
ロック図である。

【図３】本発明他の実施例の装置のブロック図である。

【図４】本発明他の実施例の装置のブロック図である。

【図５】本発明他の実施例の装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ プローブ １１ ケーブル ２ ケーブルコネクタ ３ 送受信回路 ４ 対数増幅回路 ５ 包絡線検波回路 ６ ディジタル・スキャンコンバータ ７ 表示器 ８ 制御回路 ９ 操作器 １０１ 振動子アレイ ３０１ ドライバ ３０２ フィルタ ３０３ レシーバ ３０４ 送受信スイッチ ３１〜３ｎ 単位送受信回路 ３０５，３０６ 切換スイッチ ３０７ バッファアンプ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−77838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−222040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−53133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−72330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176437（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238843（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−182680（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−114022（ＪＰ，Ｕ) Ｂ．Ｓｃｈｒｏｐｅ，Ｖ．Ｌ．Ｎｅｗ ｈｏｕｓｅ，Ｖ．Ｕｈｌｅｎｄｏｒｆ, ＳＩＭＵＬＡＴＥＤ ＣＡＰＩＬＬＡＲ Ｙ ＢＬＯＯＤ ＦＬＯＷ ＭＥＡＳＵ ＲＥＭＥＮＴ ＵＳＩＮＧ Ａ ＮＯＮ ＬＩＮＥＡＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＣＯＮＴＲＡＳＴ ＡＧＥＮＴ，ＵＬＴ ＲＡＳＯＮＩＣ ＩＭＡＧＩＮＧ，14 （２），ｐｐ134−158 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の超音波振動子からなる振動子アレ
   イを有するプローブと、前記振動子アレイに一端が接続
   されたケーブルと、筐体内に前記ケーブルの他端を収容
   するケーブルコネクタとを有するプローブユニットであ
   って、 前記ケーブルコネクタは前記振動子アレイ用の送波信号
   の高調波成分を阻止する高調波成分阻止手段を前記筐体
   に内蔵する、 ことを特徴とするプローブユニット。
2. 【請求項２】 前記高調波成分阻止手段はＬＣ回路によ
   って構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のプ
   ローブユニット。
3. 【請求項３】 前記ケーブルコネクタは前記振動子アレ
   イの受信信号用のバッファアンプを前記筐体に内蔵す
   る、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   プローブユニット。