JP3315964B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ方向または
短軸方向に開口制御可能な超音波診断装置に係わり、ま
た、被検体に超音波を送受信する振動子が、長軸方向
（走査方向）と短軸方向（レンズ方向）との２次元に配
列された探触子を用いた超音波診断装置に関する。
短軸方向に開口制御可能な超音波診断装置に係わり、ま
た、被検体に超音波を送受信する振動子が、長軸方向
（走査方向）と短軸方向（レンズ方向）との２次元に配
列された探触子を用いた超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、短軸方向に開口制御が可能である
振動子を用いた超音波診断装置は特開平9―526号に記載
されたものが知られている。図７は従来のこの種の超音
波診断装置の構成を示しており、振動子Pi,jが短軸方向
にＭ行、長軸方向にＮ列（１≦ｉ≦Ｍ、この場合にはＭ
＝６、１≦ｊ≦Ｎ、この場合にはＮ＝１０）に配列され
ている。第ｊ列の振動子には短軸開口制御回路210-jが
接続されている。各列の短軸開口制御回路210-jの構成
は同一である。第10列の振動子に対応する短軸開口制御
回路210-10は、プリアンプ200-ｋ（ｉ≦３の場合ｋ＝
ｉ、ｉ≧４の場合ｋ＝７−ｉ）と、スイッチ201-ｋと、
ダイオード202-ｋと、保護回路203により構成される。
短軸開口制御回路210-10には、送信器204-10と、受信器
205-10が接続される。受信器205-1〜205-10の出力には
受信整相回路206が接続される。スイッチ201-ｋは受信
の開口を制御するためのものであり、近距離からのエコ
ーに対してはスイッチ201-3がオンとなり、ｉ=3,4の振
動子からの受信信号が受信器205-10に送られる。このた
め、受信の短軸開口は狭く、短軸方向の分解能が高い。
一方、遠距離からのエコーに対してはすべてのスイッチ
202-kがオンとなり、第10列のすべての振動子Pi,10から
の受信信号が受信器205-10に送られる。このため、受信
の開口は広がり、音響レンズ220によりビームが強く収
束され分解能が高い。他の列についても同様にして開口
が変化する。このようにして、近距離から遠距離まで高
い分解能の受信信号を得ることができる。
振動子を用いた超音波診断装置は特開平9―526号に記載
されたものが知られている。図７は従来のこの種の超音
波診断装置の構成を示しており、振動子Pi,jが短軸方向
にＭ行、長軸方向にＮ列（１≦ｉ≦Ｍ、この場合にはＭ
＝６、１≦ｊ≦Ｎ、この場合にはＮ＝１０）に配列され
ている。第ｊ列の振動子には短軸開口制御回路210-jが
接続されている。各列の短軸開口制御回路210-jの構成
は同一である。第10列の振動子に対応する短軸開口制御
回路210-10は、プリアンプ200-ｋ（ｉ≦３の場合ｋ＝
ｉ、ｉ≧４の場合ｋ＝７−ｉ）と、スイッチ201-ｋと、
ダイオード202-ｋと、保護回路203により構成される。
短軸開口制御回路210-10には、送信器204-10と、受信器
205-10が接続される。受信器205-1〜205-10の出力には
受信整相回路206が接続される。スイッチ201-ｋは受信
の開口を制御するためのものであり、近距離からのエコ
ーに対してはスイッチ201-3がオンとなり、ｉ=3,4の振
動子からの受信信号が受信器205-10に送られる。このた
め、受信の短軸開口は狭く、短軸方向の分解能が高い。
一方、遠距離からのエコーに対してはすべてのスイッチ
202-kがオンとなり、第10列のすべての振動子Pi,10から
の受信信号が受信器205-10に送られる。このため、受信
の開口は広がり、音響レンズ220によりビームが強く収
束され分解能が高い。他の列についても同様にして開口
が変化する。このようにして、近距離から遠距離まで高
い分解能の受信信号を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波診断装置においては、多数のプリアンプ200-
kと、スイッチ201-kを配列振動子の近くに配置する必要
が有り、このため、探触子が大きく重くなるという問題
を有していた。
来の超音波診断装置においては、多数のプリアンプ200-
kと、スイッチ201-kを配列振動子の近くに配置する必要
が有り、このため、探触子が大きく重くなるという問題
を有していた。
【０００４】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、多数のプリアンプとスイッチを用いることなく、レ
ンズ方向または短軸方向に開口制御可能な軽量で扱いや
すい探触子を有する優れた超音波診断装置を提供するも
のである。
で、多数のプリアンプとスイッチを用いることなく、レ
ンズ方向または短軸方向に開口制御可能な軽量で扱いや
すい探触子を有する優れた超音波診断装置を提供するも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の超音波診断装置は、配列された複数の振動
子により開口を構成し、前記各振動子から発生する超音
波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動子におい
て開口辺縁部の振動子よりも大である探触子と、前記各
振動子の感度差を補正するための抵抗加算手段と、前記
振動子で受信され、前記抵抗加算手段を通過した被検体
からのエコー信号を増幅する受信回路と、前記エコー信
号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分の受信感度
が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が高いダ
イナミックフィルタとを備え、前記受信回路は電流入力
アンプであり、過大入力による逆バイアスを防止する手
段を有するベース接地回路で構成され、前記電流入力ア
ンプの入力が前記各振動子を駆動する送信回路に接続さ
れているものであり、近距離からのエコーに多く含まれ
る高周波成分に対しては開口が狭く細いビームが得ら
れ、遠距離からのエコーに多く含まれる低周波成分に対
しては開口が広く音響レンズ等により強く収束されたビ
ームが得られ、近距離から遠距離まで分解能の高い超音
波診断装置を実現できることとなる。特に、抵抗加算の
精度を高くでき、送信信号と受信信号のためのケーブル
を共用することができる。
め、本発明の超音波診断装置は、配列された複数の振動
子により開口を構成し、前記各振動子から発生する超音
波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動子におい
て開口辺縁部の振動子よりも大である探触子と、前記各
振動子の感度差を補正するための抵抗加算手段と、前記
振動子で受信され、前記抵抗加算手段を通過した被検体
からのエコー信号を増幅する受信回路と、前記エコー信
号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分の受信感度
が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が高いダ
イナミックフィルタとを備え、前記受信回路は電流入力
アンプであり、過大入力による逆バイアスを防止する手
段を有するベース接地回路で構成され、前記電流入力ア
ンプの入力が前記各振動子を駆動する送信回路に接続さ
れているものであり、近距離からのエコーに多く含まれ
る高周波成分に対しては開口が狭く細いビームが得ら
れ、遠距離からのエコーに多く含まれる低周波成分に対
しては開口が広く音響レンズ等により強く収束されたビ
ームが得られ、近距離から遠距離まで分解能の高い超音
波診断装置を実現できることとなる。特に、抵抗加算の
精度を高くでき、送信信号と受信信号のためのケーブル
を共用することができる。
【０００６】また、本発明の超音波診断装置は、前記探
触子の開口中央部において、開口辺縁部よりも前記振動
子の厚みが薄いことを特徴とするものであり、開口中央
部において振動子の中心周波数が高まり、発生する超音
波の高域周波数成分の比率を大きくできることとなる。
触子の開口中央部において、開口辺縁部よりも前記振動
子の厚みが薄いことを特徴とするものであり、開口中央
部において振動子の中心周波数が高まり、発生する超音
波の高域周波数成分の比率を大きくできることとなる。
【０００７】また、本発明の超音波診断装置は、前記探
触子が、前記各振動子の前面に音響整合層を有し、前記
探触子の開口中央部において、開口辺縁部よりも前記音
響整合層の厚みが薄いことを特徴とするものであり、開
口中央部において振動子の中心周波数が高まり、発生す
る超音波の高域周波数成分の比率を大きくできることと
なる。
触子が、前記各振動子の前面に音響整合層を有し、前記
探触子の開口中央部において、開口辺縁部よりも前記音
響整合層の厚みが薄いことを特徴とするものであり、開
口中央部において振動子の中心周波数が高まり、発生す
る超音波の高域周波数成分の比率を大きくできることと
なる。
【０００８】また、本発明の超音波診断装置は、前記各
振動子にそれぞれ接続されて低域周波数の送信感度を補
正するための分離素子を備え、前記抵抗加算手段が、低
域周波数の受信感度を補正することを特徴とするもので
あり、 発生する超音波の低域周波成分の送受信感度を
開口中央部と辺縁部で同一レベルにできることとなる。
振動子にそれぞれ接続されて低域周波数の送信感度を補
正するための分離素子を備え、前記抵抗加算手段が、低
域周波数の受信感度を補正することを特徴とするもので
あり、 発生する超音波の低域周波成分の送受信感度を
開口中央部と辺縁部で同一レベルにできることとなる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】また、本発明の超音波診断装置は、前記各
振動子がＭ行Ｎ列に配列され、同一列の振動子に関し
て、開口中央部の振動子が発生する超音波の高域周波成
分の比率が大であり、同一行の振動子の特性が同一であ
り、前記抵抗加算手段が同一列の振動子からの出力を加
算し、前記抵抗加算された出力に対し整相する手段を備
えたものであり、短軸方向の開口中央部において振動子
の中心周波数が高まり、発生する超音波の高域周波数成
分の比率を大きくできることとなる。
振動子がＭ行Ｎ列に配列され、同一列の振動子に関し
て、開口中央部の振動子が発生する超音波の高域周波成
分の比率が大であり、同一行の振動子の特性が同一であ
り、前記抵抗加算手段が同一列の振動子からの出力を加
算し、前記抵抗加算された出力に対し整相する手段を備
えたものであり、短軸方向の開口中央部において振動子
の中心周波数が高まり、発生する超音波の高域周波数成
分の比率を大きくできることとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
超音波診断装置の概略ブロック図を示している。図１に
おいて、探触子１は、超音波の送受信を行うもので、振
動子P1〜P3、加算抵抗RS-1〜RS-3から構成され、１列の
列状に配列されて開口を構成している。送信回路２は、
駆動パルスを発生し探触子１を駆動する。受信回路３
は、探触子１からの受信信号を増幅する。ダイナミック
フィルタ４は、被検体から反射するエコー信号の到達深
度に応じて中心周波数が可変であるバンドパスフィルタ
である。表示部５は、ダイナミックフィルタ４からの出
力を画像として表示する。
て、図面を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
超音波診断装置の概略ブロック図を示している。図１に
おいて、探触子１は、超音波の送受信を行うもので、振
動子P1〜P3、加算抵抗RS-1〜RS-3から構成され、１列の
列状に配列されて開口を構成している。送信回路２は、
駆動パルスを発生し探触子１を駆動する。受信回路３
は、探触子１からの受信信号を増幅する。ダイナミック
フィルタ４は、被検体から反射するエコー信号の到達深
度に応じて中心周波数が可変であるバンドパスフィルタ
である。表示部５は、ダイナミックフィルタ４からの出
力を画像として表示する。
【００１３】図２(a)は、振動子P1〜P3の補正前におけ
る感度の周波数特性、図２(b)は、振動子P1〜P3の補正
後における感度の周波数特性、図２(c)は、ダイナミッ
クフィルタ４の利得の周波数特性を示している。
る感度の周波数特性、図２(b)は、振動子P1〜P3の補正
後における感度の周波数特性、図２(c)は、ダイナミッ
クフィルタ４の利得の周波数特性を示している。
【００１４】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図１を用いてその動作を説明する。まず、送信
回路２は、広帯域かつ大振幅の駆動パルスを発生する。
駆動パルスは、加算抵抗RS-1〜RS-3を介して振動子P1〜
P3を駆動し、超音波パルスが発生する。振動子P1〜P3の
周波数特性は、この実施例では、図２(a)に示すよう
に、開口中央部の振動子P2は、中心周波数が高く、高域
周波数まで送信感度が高いが、開口辺縁部の振動子P1、
P3は中心周波数が低く、高域周波数において送信感度が
低い。一方、振動子P1、P3は、低域周波数において送信
感度が高いが、振動子P2は低域周波数において送信感度
が低い。加算抵抗RS-1〜RS-3は、振動子P1、P3と振動子
P2の送受信感度差を補正するもので、直列抵抗を用いて
低域周波数における振動子P1、P3の感度を下げ、補正す
ることにより、図２(b)に示すように振動子P2の送信感
度と同一レベルにすることが可能である。
ついて、図１を用いてその動作を説明する。まず、送信
回路２は、広帯域かつ大振幅の駆動パルスを発生する。
駆動パルスは、加算抵抗RS-1〜RS-3を介して振動子P1〜
P3を駆動し、超音波パルスが発生する。振動子P1〜P3の
周波数特性は、この実施例では、図２(a)に示すよう
に、開口中央部の振動子P2は、中心周波数が高く、高域
周波数まで送信感度が高いが、開口辺縁部の振動子P1、
P3は中心周波数が低く、高域周波数において送信感度が
低い。一方、振動子P1、P3は、低域周波数において送信
感度が高いが、振動子P2は低域周波数において送信感度
が低い。加算抵抗RS-1〜RS-3は、振動子P1、P3と振動子
P2の送受信感度差を補正するもので、直列抵抗を用いて
低域周波数における振動子P1、P3の感度を下げ、補正す
ることにより、図２(b)に示すように振動子P2の送信感
度と同一レベルにすることが可能である。
【００１５】このようにして発生した超音波パルスは、
被検体で反射され、エコー信号として振動子P1〜P3で受
信される。受信された信号は、加算抵抗RS-1〜RS-3によ
り加算される。受信感度についても、加算抵抗RS-1〜RS
-3により送信感度と同様に補正することができる。加算
抵抗RS-1〜RS-3を通過した受信信号は、受信回路３で増
幅され、ダイナミックフィルタ４によりフィルタ処理さ
れる。
被検体で反射され、エコー信号として振動子P1〜P3で受
信される。受信された信号は、加算抵抗RS-1〜RS-3によ
り加算される。受信感度についても、加算抵抗RS-1〜RS
-3により送信感度と同様に補正することができる。加算
抵抗RS-1〜RS-3を通過した受信信号は、受信回路３で増
幅され、ダイナミックフィルタ４によりフィルタ処理さ
れる。
【００１６】図２(c)はダイナミックフィルタ４の周波
数特性の反射体までの距離依存を表す。図２(c)に示す
ように、ダイナミックフィルタ４は、近距離からのエコ
ーに対しては高域周波数成分を通過させ、遠距離からの
エコーに対しては低域周波数成分を通過させる。従っ
て、近距離においては、振動子P2による送受信に関して
感度が高い。すなわち探触子１の開口中央部において感
度が高い。また、遠距離においては、振動子P1〜P3によ
る送受に関して感度が高い。すなわち探触子１の開口全
体において感度が高い。このようにしてダイナミックフ
ィルタ４を通過したエコー信号により、近距離に対して
は開口が狭く細いビームが得られ、遠距離に対しては開
口が広く、指向性の高いビーム、または音響レンズ等に
よる強い収束が可能となり、細いビームが得られる。
数特性の反射体までの距離依存を表す。図２(c)に示す
ように、ダイナミックフィルタ４は、近距離からのエコ
ーに対しては高域周波数成分を通過させ、遠距離からの
エコーに対しては低域周波数成分を通過させる。従っ
て、近距離においては、振動子P2による送受信に関して
感度が高い。すなわち探触子１の開口中央部において感
度が高い。また、遠距離においては、振動子P1〜P3によ
る送受に関して感度が高い。すなわち探触子１の開口全
体において感度が高い。このようにしてダイナミックフ
ィルタ４を通過したエコー信号により、近距離に対して
は開口が狭く細いビームが得られ、遠距離に対しては開
口が広く、指向性の高いビーム、または音響レンズ等に
よる強い収束が可能となり、細いビームが得られる。
【００１７】以上のように、本実施の形態１によれば、
開口中央部に中心周波数が高い振動子P2を用い、開口辺
縁部に中心周波数が低い振動子P1、P3を用い、低域の周
波数において感度が同一レベルとなるように加算抵抗RS
-1〜RS-3を用いて補正し、近距離では高域周波数成分の
受信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度
が高いダイナミックフィルタ４を用いることにより、近
距離から遠距離まで高い分解能を得ることができる。
開口中央部に中心周波数が高い振動子P2を用い、開口辺
縁部に中心周波数が低い振動子P1、P3を用い、低域の周
波数において感度が同一レベルとなるように加算抵抗RS
-1〜RS-3を用いて補正し、近距離では高域周波数成分の
受信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度
が高いダイナミックフィルタ４を用いることにより、近
距離から遠距離まで高い分解能を得ることができる。
【００１８】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２における超音波診断装置の送受信部の概略ブロック
を示している。図３において、探触子11は、超音波の送
受信を行うもので、複数の振動子P10〜P15を配列して開
口を構成したものである。音響整合層15は、振動子P10
〜P15の電気音響変換効率を改善するものであり、例え
ば樹脂材料等により構成される。音響レンズ16は、超音
波ビームを収束するものであり、例えば樹脂等により構
成される。送信回路12が発生する駆動パルスは、送受信
ケーブル17を介して分離素子ID-10〜ID-12に印加され
る。分離素子ID-10〜ID-12は、図４の等価回路に示すよ
うに抵抗とダイオード等で構成される。例えば、分離素
子ID-10は、直列抵抗RI-10とダイオードDI-10,1とDI-1
0,2から構成される。加算抵抗RS-10〜RS-12は、振動子P
10〜P15からの受信信号を加算するものである。加算抵
抗RS-10〜RS-12を通過した受信信号は、送受信ケーブル
17を通過し、受信回路13で増幅される。受信回路13の出
力は、ダイナミックフィルタ14に接続される。
態２における超音波診断装置の送受信部の概略ブロック
を示している。図３において、探触子11は、超音波の送
受信を行うもので、複数の振動子P10〜P15を配列して開
口を構成したものである。音響整合層15は、振動子P10
〜P15の電気音響変換効率を改善するものであり、例え
ば樹脂材料等により構成される。音響レンズ16は、超音
波ビームを収束するものであり、例えば樹脂等により構
成される。送信回路12が発生する駆動パルスは、送受信
ケーブル17を介して分離素子ID-10〜ID-12に印加され
る。分離素子ID-10〜ID-12は、図４の等価回路に示すよ
うに抵抗とダイオード等で構成される。例えば、分離素
子ID-10は、直列抵抗RI-10とダイオードDI-10,1とDI-1
0,2から構成される。加算抵抗RS-10〜RS-12は、振動子P
10〜P15からの受信信号を加算するものである。加算抵
抗RS-10〜RS-12を通過した受信信号は、送受信ケーブル
17を通過し、受信回路13で増幅される。受信回路13の出
力は、ダイナミックフィルタ14に接続される。
【００１９】振動子P10〜P15は圧電振動子で構成され、
探触子11の開口中央部の振動子P12とP13は、圧電体の厚
みが薄く、中心周波数が高い。音響整合層15は1／4波長
板としての効果を有し、振動子の共振周波数における波
長の1／4相当になるように整合層15の厚みが選ばれる。
開口中央部の振動子P12とP13の共振周波数が高いので、
音響整合層15は開口中央部で薄くなる。このようにし
て、開口中央部の振動子P12と振動子P13の中心周波数を
高くし、高域周波数において感度を高くすることができ
る。また、開口辺縁部の振動子P10とP15の中心周波数を
低くし、高域周波数において感度を低くすることができ
る。また、振動子P10〜P15の、低域周波数における感度
の差は、図４に示す分離素子ID-10〜ID-12、および図３
に示す加算抵抗RI-10〜RI-12の抵抗値により補正でき
る。加算抵抗RI-10〜RI-12は受信回路13に接続される。
探触子11の開口中央部の振動子P12とP13は、圧電体の厚
みが薄く、中心周波数が高い。音響整合層15は1／4波長
板としての効果を有し、振動子の共振周波数における波
長の1／4相当になるように整合層15の厚みが選ばれる。
開口中央部の振動子P12とP13の共振周波数が高いので、
音響整合層15は開口中央部で薄くなる。このようにし
て、開口中央部の振動子P12と振動子P13の中心周波数を
高くし、高域周波数において感度を高くすることができ
る。また、開口辺縁部の振動子P10とP15の中心周波数を
低くし、高域周波数において感度を低くすることができ
る。また、振動子P10〜P15の、低域周波数における感度
の差は、図４に示す分離素子ID-10〜ID-12、および図３
に示す加算抵抗RI-10〜RI-12の抵抗値により補正でき
る。加算抵抗RI-10〜RI-12は受信回路13に接続される。
【００２０】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図３を用いてその動作を説明する。まず、送信
回路12は、正極性の数十ボルト程度以上の駆動パルスを
発生する。駆動パルスは、分離素子ID-10〜ID-12に印加
される。図４において、駆動パルスは、ダイオードの順
方向電圧より大きいので、分離素子ID-10〜ID-12を通過
する。分離素子ID-10〜ID-12の直列抵抗RI-10〜RI-12
は、振動子P10〜P15の低域周波数における送信感度を同
一レベルにするために用いられる。なお、振動子P10〜P
15からの受信信号は、ダイオードの順方向電圧より小さ
いので、分離素子ID-10〜ID-12を通過しない。分離素子
ID-10は、振動子P10とP15に接続される。同様に、ID-11
はP11とP14に、ID-12はP12とP13に接続され、駆動パル
スは、配列された振動子P10〜P15に対して、P12、P13を
中心にして、対称に印加される。なお、駆動パルスを効
率よく印加するため、分離素子の抵抗RI-10〜RI-12の値
が低く選ばれるので、図３に示す加算抵抗RS−10〜RS−
12を通過する駆動パルスの割合は低い。
ついて、図３を用いてその動作を説明する。まず、送信
回路12は、正極性の数十ボルト程度以上の駆動パルスを
発生する。駆動パルスは、分離素子ID-10〜ID-12に印加
される。図４において、駆動パルスは、ダイオードの順
方向電圧より大きいので、分離素子ID-10〜ID-12を通過
する。分離素子ID-10〜ID-12の直列抵抗RI-10〜RI-12
は、振動子P10〜P15の低域周波数における送信感度を同
一レベルにするために用いられる。なお、振動子P10〜P
15からの受信信号は、ダイオードの順方向電圧より小さ
いので、分離素子ID-10〜ID-12を通過しない。分離素子
ID-10は、振動子P10とP15に接続される。同様に、ID-11
はP11とP14に、ID-12はP12とP13に接続され、駆動パル
スは、配列された振動子P10〜P15に対して、P12、P13を
中心にして、対称に印加される。なお、駆動パルスを効
率よく印加するため、分離素子の抵抗RI-10〜RI-12の値
が低く選ばれるので、図３に示す加算抵抗RS−10〜RS−
12を通過する駆動パルスの割合は低い。
【００２１】図５は受信回路13の等価回路であり、過大
入力による逆バイアスを防止する手段を有するベース接
地型の電流入力アンプとして構成される。図５におい
て、受信回路13のNPNトランジスタTr1のエミッタは入力
であり、加算抵抗RS-10〜RS-12が接続され、さらに抵抗
R1を介して電源VEに接続される。Tr1のベースはコンデ
ンサC1を介して電源ラインに接続される。TR1のコレク
タは出力であり、抵抗R2を介して電源ラインに接続され
る。このようにして、トランジスタTR1はベース接地回
路を構成し、従って入力インピーダンスを極めて低くす
ることができる。また、この回路の利得は、加算抵抗RS
-10〜RS-12と抵抗R2の比により決まり、振動子P10〜P15
の受信感度が正確に補正される。トランジスタTR1のエ
ミッタには、送信回路12が接続され、正極性の高圧パル
スが印加される。その場合、エミッタの電位がベースお
よびコレクタより高くなるが、ダイオードD1とD2がオン
することにより、過大な逆バイアスがかかることはな
い。ダイオードD1がオンすることにより電源ラインの電
圧も上昇するが、電源VCとの間に設けられたダイオード
D4がオフとなり、駆動パルスが電源VCに吸収されること
はない。また、抵抗R1、R3、R4も十分高い値を選ぶこと
ができるので、ダイオードD1とD2がオンすることによる
駆動パルスへの影響は極めて少ない。駆動パルスが負極
性に振れる場合、電源VCと送信回路12の間が導通してし
まうが、電源VCに電流制限機能を設けることにより、駆
動パルスが電源VCに吸収されることを防止できる。
入力による逆バイアスを防止する手段を有するベース接
地型の電流入力アンプとして構成される。図５におい
て、受信回路13のNPNトランジスタTr1のエミッタは入力
であり、加算抵抗RS-10〜RS-12が接続され、さらに抵抗
R1を介して電源VEに接続される。Tr1のベースはコンデ
ンサC1を介して電源ラインに接続される。TR1のコレク
タは出力であり、抵抗R2を介して電源ラインに接続され
る。このようにして、トランジスタTR1はベース接地回
路を構成し、従って入力インピーダンスを極めて低くす
ることができる。また、この回路の利得は、加算抵抗RS
-10〜RS-12と抵抗R2の比により決まり、振動子P10〜P15
の受信感度が正確に補正される。トランジスタTR1のエ
ミッタには、送信回路12が接続され、正極性の高圧パル
スが印加される。その場合、エミッタの電位がベースお
よびコレクタより高くなるが、ダイオードD1とD2がオン
することにより、過大な逆バイアスがかかることはな
い。ダイオードD1がオンすることにより電源ラインの電
圧も上昇するが、電源VCとの間に設けられたダイオード
D4がオフとなり、駆動パルスが電源VCに吸収されること
はない。また、抵抗R1、R3、R4も十分高い値を選ぶこと
ができるので、ダイオードD1とD2がオンすることによる
駆動パルスへの影響は極めて少ない。駆動パルスが負極
性に振れる場合、電源VCと送信回路12の間が導通してし
まうが、電源VCに電流制限機能を設けることにより、駆
動パルスが電源VCに吸収されることを防止できる。
【００２２】以上のように、本実施の形態２によれば、
探触子11の開口中央部の圧電振動子P12、P13と音響整合
層15の厚みを薄くすることにより、開口中央部において
高域周波数成分の受信感度を高くすることができる。ま
た、低域周波数において送信感度が同一レベルとなるよ
うに、分離素子ID-10〜ID-12を用いて送信感度の補正が
可能になり、また低域周波数において受信感度が同一に
なるように、加算抵抗RS-10〜RS-12と受信回路13の電流
入力アンプを用いて高い精度で受信感度の補正が可能に
なる。また、受信回路13を構成する電流入力アンプに、
過大入力による逆バイアスを防止するダイオードを設け
ることにより、駆動パルスへの影響を少なくすることが
できる。そして、近距離では高域周波数成分の受信感度
が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が高いダ
イナミックフィルタ14を用いることにより、近距離から
遠距離まで高い分解能を得ることができる。
探触子11の開口中央部の圧電振動子P12、P13と音響整合
層15の厚みを薄くすることにより、開口中央部において
高域周波数成分の受信感度を高くすることができる。ま
た、低域周波数において送信感度が同一レベルとなるよ
うに、分離素子ID-10〜ID-12を用いて送信感度の補正が
可能になり、また低域周波数において受信感度が同一に
なるように、加算抵抗RS-10〜RS-12と受信回路13の電流
入力アンプを用いて高い精度で受信感度の補正が可能に
なる。また、受信回路13を構成する電流入力アンプに、
過大入力による逆バイアスを防止するダイオードを設け
ることにより、駆動パルスへの影響を少なくすることが
できる。そして、近距離では高域周波数成分の受信感度
が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が高いダ
イナミックフィルタ14を用いることにより、近距離から
遠距離まで高い分解能を得ることができる。
【００２３】なお、以上の説明では、圧電振動子と、音
響整合層を共に薄くして、中心周波数を高める例につい
て説明したが、いずれか一方のみを薄くしても中心周波
数を高くすることができる。また、図３において、圧電
振動子の厚みが連続的に変化する例を示したが、階段状
に変化させても良い。
響整合層を共に薄くして、中心周波数を高める例につい
て説明したが、いずれか一方のみを薄くしても中心周波
数を高くすることができる。また、図３において、圧電
振動子の厚みが連続的に変化する例を示したが、階段状
に変化させても良い。
【００２４】（実施の形態３）図６は本発明の実施の形
態３における２次元に配列された振動子を有する超音波
診断装置の概略ブロック図を示している。図６におい
て、探触子21は、超音波の送受信を行うもので、短軸方
向にＭ行、長軸方向にＮ列に配列された振動子Pi,j（１
≦ｉ≦Ｍ、この場合にはＭ＝６、１≦ｊ≦Ｎ）と、その
前面に配置された音響レンズ27から構成されている。短
軸方向に配列された第j列の振動子Pi,jに対応する送信
回路22-jは、分離素子ID-k,j（ｉ≦３の場合ｋ＝ｉ、ｉ
≧４の場合ｋ＝Ｍ＋１−ｉ）に、受信回路23-jは加算抵
抗RS-k,jに接続される。Ｎ個の受信回路23-jの出力は、
受信整相回路26で遅延合成される。受信整相回路26の出
力はダイナミックフィルタ24で処理され、表示部25に表
示される。
態３における２次元に配列された振動子を有する超音波
診断装置の概略ブロック図を示している。図６におい
て、探触子21は、超音波の送受信を行うもので、短軸方
向にＭ行、長軸方向にＮ列に配列された振動子Pi,j（１
≦ｉ≦Ｍ、この場合にはＭ＝６、１≦ｊ≦Ｎ）と、その
前面に配置された音響レンズ27から構成されている。短
軸方向に配列された第j列の振動子Pi,jに対応する送信
回路22-jは、分離素子ID-k,j（ｉ≦３の場合ｋ＝ｉ、ｉ
≧４の場合ｋ＝Ｍ＋１−ｉ）に、受信回路23-jは加算抵
抗RS-k,jに接続される。Ｎ個の受信回路23-jの出力は、
受信整相回路26で遅延合成される。受信整相回路26の出
力はダイナミックフィルタ24で処理され、表示部25に表
示される。
【００２５】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図６を用いてその動作を説明する。まず、第ｊ
列の振動子P1,j〜P6,jのなかで、短軸方向に関して、開
口中央部にある振動子P3,jとP4,jの中心周波数が高く、
高域周波数における感度が高い。また、低域周波数にお
いて、分離素子ID-k,jと加算抵抗RS-k,jにより、振動子
P1,j〜P6,jの感度が同一レベルとなるように補正され
る。従って、近距離においては、探触子21の短軸方向の
開口中央部において感度が高い。また、遠距離において
は、探触子21の開口全体を用いて送受信される。このよ
うにして得られた受信信号は、受信回路23-jを介して受
信整相回路26に入力され、長軸方向のビームの形成が行
われる。受信整相回路26の出力は、ダイナミックフィル
タ24により処理される。ダイナミックフィルタ24の出力
は、近距離において高域周波成分が多いので、短軸方向
に関して開口が狭くなり、ビーム幅が狭い。また、遠距
離においては低域周波成分が多いので、短軸方向に関し
て開口が広く、音響レンズ27等の作用により強い収束が
可能である。
ついて、図６を用いてその動作を説明する。まず、第ｊ
列の振動子P1,j〜P6,jのなかで、短軸方向に関して、開
口中央部にある振動子P3,jとP4,jの中心周波数が高く、
高域周波数における感度が高い。また、低域周波数にお
いて、分離素子ID-k,jと加算抵抗RS-k,jにより、振動子
P1,j〜P6,jの感度が同一レベルとなるように補正され
る。従って、近距離においては、探触子21の短軸方向の
開口中央部において感度が高い。また、遠距離において
は、探触子21の開口全体を用いて送受信される。このよ
うにして得られた受信信号は、受信回路23-jを介して受
信整相回路26に入力され、長軸方向のビームの形成が行
われる。受信整相回路26の出力は、ダイナミックフィル
タ24により処理される。ダイナミックフィルタ24の出力
は、近距離において高域周波成分が多いので、短軸方向
に関して開口が狭くなり、ビーム幅が狭い。また、遠距
離においては低域周波成分が多いので、短軸方向に関し
て開口が広く、音響レンズ27等の作用により強い収束が
可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明は、配列された複
数の振動子により開口を構成し、前記各振動子から発生
する超音波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動
子において開口辺縁部の振動子よりも大である探触子
と、前記各振動子の感度差を補正するための抵抗加算手
段と、前記振動子で受信され、前記抵抗加算手段を通過
した被検体からのエコー信号を増幅する受信回路と、前
記エコー信号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分
の受信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感
度が高いダイナミックフィルタとを備え、前記受信回路
は電流入力アンプであり、過大入力による逆バイアスを
防止する手段を有するベース接地回路で構成され、前記
電流入力アンプの入力が前記各振動子を駆動する送信回
路に接続されているので、開口制御が実質的に可能な、
軽量で扱いやすい探触子を有する優れた超音波診断装置
を得ることができる。
数の振動子により開口を構成し、前記各振動子から発生
する超音波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動
子において開口辺縁部の振動子よりも大である探触子
と、前記各振動子の感度差を補正するための抵抗加算手
段と、前記振動子で受信され、前記抵抗加算手段を通過
した被検体からのエコー信号を増幅する受信回路と、前
記エコー信号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分
の受信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感
度が高いダイナミックフィルタとを備え、前記受信回路
は電流入力アンプであり、過大入力による逆バイアスを
防止する手段を有するベース接地回路で構成され、前記
電流入力アンプの入力が前記各振動子を駆動する送信回
路に接続されているので、開口制御が実質的に可能な、
軽量で扱いやすい探触子を有する優れた超音波診断装置
を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明は、配列された複
数の振動子により開口を構成し、前記各振動子から発生
する超音波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動
子において大である探触子と、前記各振動子の感度差を
補正するための抵抗加算手段と、被検体から受信したエ
コー信号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分の受
信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が
高いダイナミックフィルタとを備えているので、開口制
御が実質的に可能な、軽量で扱いやすい探触子を有する
優れた超音波診断装置を得ることができる。
数の振動子により開口を構成し、前記各振動子から発生
する超音波の高域周波数成分の比率が開口中央部の振動
子において大である探触子と、前記各振動子の感度差を
補正するための抵抗加算手段と、被検体から受信したエ
コー信号を帯域制限し、近距離では高域周波数成分の受
信感度が高く、遠距離では低域周波数成分の受信感度が
高いダイナミックフィルタとを備えているので、開口制
御が実質的に可能な、軽量で扱いやすい探触子を有する
優れた超音波診断装置を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態１における超音波診断装置
のブロック図
のブロック図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における超音波振
動子の周波数特性図 （ｂ）本発明の実施の形態１における超音波振動子の補
正された周波数特性図 （ｃ）本発明の実施の形態１におけるダイナミックフィ
ルタの周波数特性図
動子の周波数特性図 （ｂ）本発明の実施の形態１における超音波振動子の補
正された周波数特性図 （ｃ）本発明の実施の形態１におけるダイナミックフィ
ルタの周波数特性図
【図３】本発明の実施の形態２における超音波診断装置
のブロック図
のブロック図
【図４】本発明の実施の形態２における分離素子の等価
回路図
回路図
【図５】本発明の実施の形態２における受信回路の等価
回路図
回路図
【図６】本発明の実施の形態３における超音波診断装置
の概略ブロック図
の概略ブロック図
【図７】従来の超音波診断装置の概略ブロック図
１ 探触子 ２ 送信回路 ３ 受信回路 ４ ダイナミックフィルタ ５ 表示部 １１ 探触子 １２ 送信回路 １３ 受信回路 １４ ダイナミックフィルタ １５ 音響整合層 １６ 音響レンズ １７ 送受信ケーブル ２１ 探触子 ２２ 送信回路 ２３ 受信回路 ２４ ダイナミックフィルタ ２５ 表示部 ２６ 受信整相回路 ２７ 音響レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−144699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−203434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−29455（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−158142（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−22870（ＪＰ，Ａ) 米国特許5840032（ＵＳ，Ａ) 国際公開91／13588（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00
Claims (5)
- 【請求項１】 配列された複数の振動子により開口を構
成し、前記各振動子から発生する超音波の高域周波数成
分の比率が開口中央部の振動子において開口辺縁部の振
動子よりも大である探触子と、前記各振動子の感度差を
補正するための抵抗加算手段と、前記振動子で受信さ
れ、前記抵抗加算手段を通過した被検体からのエコー信
号を増幅する受信回路と、前記エコー信号を帯域制限
し、近距離では高域周波数成分の受信感度が高く、遠距
離では低域周波数成分の受信感度が高いダイナミックフ
ィルタとを備え、前記受信回路は電流入力アンプであ
り、過大入力による逆バイアスを防止する手段を有する
ベース接地回路で構成され、前記電流入力アンプの入力
が前記各振動子を駆動する送信回路に接続されているこ
とを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 前記探触子の開口中央部において、開口
辺縁部よりも前記振動子の厚みが薄いことを特徴とする
請求項１記載の超音波診断装置。 - 【請求項３】 前記探触子が、前記各振動子の前面に音
響整合層を有し、前記探触子の開口中央部において、開
口辺縁部よりも前記音響整合層の厚みが薄いことを特徴
とする請求項１または２記載の超音波診断装置。 - 【請求項４】 前記各振動子にそれぞれ接続されて低域
周波数の送信感度を補正するための分離素子を備え、前
記抵抗加算手段が、低域周波数の受信感度を補正するこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音
波診断装置。 - 【請求項５】 前記各振動子がＭ行Ｎ列に配列され、同
一列の振動子に関して、開口中央部の振動子が発生する
超音波の高域周波成分の比率が大であり、同一行の振動
子の特性が同一であり、前記抵抗加算手段が同一列の振
動子からの出力を加算し、前記抵抗加算された出力に対
し整相する手段を備えた請求項１から４のいずれかに記
載の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35236999A JP3315964B2 (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35236999A JP3315964B2 (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001161689A JP2001161689A (ja) | 2001-06-19 |
| JP3315964B2 true JP3315964B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=18423601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35236999A Expired - Fee Related JP3315964B2 (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315964B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678054B2 (en) | 2003-01-23 | 2010-03-16 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosing device |
| JP4546759B2 (ja) * | 2004-05-07 | 2010-09-15 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
| JP5084270B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2012-11-28 | 日本電波工業株式会社 | 超音波探触子 |
| KR101806280B1 (ko) * | 2010-12-23 | 2017-12-07 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Ｆｍｃｗ 기반 거리 측정기 |
-
1999
- 1999-12-10 JP JP35236999A patent/JP3315964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001161689A (ja) | 2001-06-19 |
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