JP4299175B2 - Transceiver circuit of ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、複数の振動素子に送信信号を供給して受信信号を取得する超音波診断装置の送受信回路に関する。 The present invention relates to a transmission / reception circuit of an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains a reception signal by supplying a transmission signal to a plurality of vibration elements.
超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受波して被検体内の組織からエコー情報を取得する装置である。超音波の送受波は、プローブ内に設けられた振動素子によって行われる。そして、その振動素子に送信信号を供給し、また、振動素子から受信信号を取得するのが送受信回路である。 An ultrasound diagnostic apparatus is an apparatus that acquires echo information from tissue in a subject by transmitting and receiving ultrasound to and from the subject. Ultrasonic wave transmission / reception is performed by a vibration element provided in the probe. A transmission / reception circuit supplies a transmission signal to the vibration element and acquires a reception signal from the vibration element.
従来の超音波診断装置の送受信回路は、送信回路と受信回路が別々の基板に構成されることが一般的であった。図４は、従来の一般的な送受信回路の基板構成を説明するための図である。図４に示される送受信回路では、送信専用基板５０と受信専用基板５２がそれぞれ別々の基板として構成され、これらの基板がバックプレーン５６に接続されている。また、バックプレーン５６には、プローブインターフェース基板（プローブＩＦ基板）５４も接続されている。そして、送信専用基板５０から出力される送信信号がプローブＩＦ基板５４を介して、つまり、図示する送信信号の流れ６２でプローブに伝送され、また、プローブから出力される各振動素子ごとの受信信号がプローブＩＦ基板５４を介して、つまり、図示する受信信号の流れ６１で受信専用基板５２に伝送される。 In a conventional transmission / reception circuit of an ultrasonic diagnostic apparatus, a transmission circuit and a reception circuit are generally configured on separate substrates. FIG. 4 is a diagram for explaining a substrate configuration of a conventional general transmission / reception circuit. In the transmission / reception circuit shown in FIG. 4, the transmission-dedicated substrate 50 and the reception-dedicated substrate 52 are configured as separate substrates, and these substrates are connected to the backplane 56. A probe interface board (probe IF board) 54 is also connected to the backplane 56. A transmission signal output from the dedicated transmission board 50 is transmitted to the probe via the probe IF board 54, that is, the transmission signal flow 62 shown in the figure, and a reception signal for each vibration element output from the probe. Is transmitted to the reception-only substrate 52 through the probe IF substrate 54, that is, in the illustrated reception signal flow 61.
図４の送受信回路の基板構成、つまり、送信回路と受信回路が別々の基板となる構成では、物理的に送信回路と受信回路が離れて配置されてしまう。このため、送受信信号ラインが引き伸ばされ、ラインのストレイ容量の増加やライン間のクロストークの悪化などが懸念される。ちなみに、超音波診断装置以外の分野における送受信回路モジュールに関する技術が特許文献１に示されている。特許文献１には、コードレスホンや携帯電話などの無線通信機器における送受信共用の送受信回路モジュールが示されているものの、超音波診断装置に特化したものではないため、超音波診断装置特有の送受信回路に関する諸問題は解決されない。例えば、複数の振動子の各々に関する送受信信号ラインの引き伸ばしが懸念される。 In the substrate configuration of the transmission / reception circuit in FIG. 4, that is, the configuration in which the transmission circuit and the reception circuit are separate substrates, the transmission circuit and the reception circuit are physically separated from each other. For this reason, the transmission / reception signal line is stretched, and there are concerns about an increase in the stray capacity of the line and deterioration of crosstalk between the lines. Incidentally, Patent Document 1 discloses a technique related to a transmission / reception circuit module in a field other than the ultrasonic diagnostic apparatus. Patent Document 1 shows a transmission / reception shared transmission / reception circuit module in a wireless communication device such as a cordless phone or a mobile phone, but is not specialized for an ultrasonic diagnostic apparatus, and therefore is unique to an ultrasonic diagnostic apparatus. The problems concerning are not solved. For example, there is a concern that the transmission / reception signal line for each of the plurality of vibrators may be extended.
そこで本発明は、超音波診断装置の送受信回路における新たな回路構成を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a new circuit configuration in a transmission / reception circuit of an ultrasonic diagnostic apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である送受信回路は、複数の振動素子に送信信号を供給して受信信号を取得する超音波診断装置の送受信回路において、各振動素子ごとに送信回路モジュールと受信回路モジュールが設けられ、同じ振動素子に対応する送信回路モジュールと受信回路モジュールが隣接配置される、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a transmission / reception circuit according to a preferred aspect of the present invention is a transmission / reception circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains a reception signal by supplying transmission signals to a plurality of vibration elements. A transmission circuit module and a reception circuit module are provided, and the transmission circuit module and the reception circuit module corresponding to the same vibration element are arranged adjacent to each other.
望ましくは、同じ振動素子に対応する送信回路モジュールと受信回路モジュールがパッケージ化された各振動素子ごとの送受信回路モジュールを有することを特徴とする。望ましくは、前記複数の振動素子は複数の振動素子群に分割され、各振動素子群ごとに送受信回路基板を有することを特徴とする。望ましくは、前記各振動素子ごとの送受信回路モジュールは、その振動素子が属する振動素子群に対応する送受信回路基板上に実装され、前記複数の振動素子群に対応する複数の送受信回路基板は、互いに所定の間隔を空けて積層されることを特徴とする。望ましくは、前記各送受信回路モジュールは、電磁波シールド材でコーティングされることを特徴とする。 Desirably, the transmitter circuit module and the receiver circuit module corresponding to the same vibration element have a transmission / reception circuit module for each vibration element packaged. Preferably, the plurality of vibration elements are divided into a plurality of vibration element groups, and each vibration element group has a transmission / reception circuit board. Preferably, the transmission / reception circuit module for each vibration element is mounted on a transmission / reception circuit board corresponding to the vibration element group to which the vibration element belongs, and the plurality of transmission / reception circuit boards corresponding to the plurality of vibration element groups are mutually connected. It is characterized by being laminated at a predetermined interval. Preferably, each of the transmission / reception circuit modules is coated with an electromagnetic shielding material.
本発明により、超音波診断装置の送受信回路における新たな回路構成が提供される。例えば、送信回路モジュールと受信回路モジュールが隣接配置されるため、送受信信号ラインが短縮化され、パターン長を最小限に抑える事が可能になる。 The present invention provides a new circuit configuration in the transmission / reception circuit of the ultrasonic diagnostic apparatus. For example, since the transmission circuit module and the reception circuit module are arranged adjacent to each other, the transmission / reception signal line is shortened, and the pattern length can be minimized.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係る超音波診断装置の送受信回路では、各振動素子ごとに送信回路モジュールと受信回路モジュールが設けられ、さらに、同じ振動素子に対応する送信回路モジュールと受信回路モジュールがパッケージ化されて送受信回路モジュールを構成している。 In the transmission / reception circuit of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the transmission circuit module and the reception circuit module are provided for each vibration element, and the transmission circuit module and the reception circuit module corresponding to the same vibration element are packaged for transmission / reception. A circuit module is configured.
図１は、本発明に係る送受信回路モジュールを説明するための図であり、図１には、送信回路モジュールと受信回路モジュールがパッケージ化された集積回路（ハイブリッドＩＣ）の内部構成図が示されている。ハイブリッドＩＣ１０は、各振動素子ごとに設けられ、送信回路モジュール１２と受信回路モジュール１４を含んでいる。
FIG. 1 is a diagram for explaining a transmission / reception circuit module according to the present invention. FIG. 1 shows an internal configuration diagram of an integrated circuit (hybrid IC) in which a transmission circuit module and a reception circuit module are packaged. ing. The
送信回路モジュール１２には、送信回路入力信号２１として送信パルス信号が入力される。そして、送信パルス信号が電力増幅され、送信回路出力信号２３として振動素子駆動信号が出力される。出力される振動素子駆動信号は、その送信回路モジュール１２に対応する振動素子へ供給される。なお、送信回路モジュール１２には、電力増幅の特性を設定する制御信号（例えば、送信回路バイアス入力信号２２など）の入力端子が設けられても良い。
A transmission pulse signal is input to the transmission circuit module 12 as the transmission
受信回路モジュール１４には、受信回路入力信号２４として振動素子の出力信号が入力される。振動素子から出力される受信信号は微弱な電気信号であるため、受信回路モジュール１４において電力増幅され、受信回路出力信号２６として出力される。つまり、受信回路モジュール１４は、対応する振動素子に関する受信信号を出力する。なお、受信回路モジュール１４には、電力増幅の特性を設定する制御信号（例えば、増幅度制御信号２５など）の入力端子が設けられても良い。
An output signal of the vibration element is input to the reception circuit module 14 as the reception
ハイブリットＩＣ１０は、基板実装後に送信回路の出力パターンと受信回路の入力パターンが接続される事を考慮して、送信回路出力信号２３の端子と、受信回路入力信号２４の端子が向き合うように配置されることが望ましい。この配置方法により振動素子までの送受信信号ラインをより短くすることができる。
The
各振動素子ごとの送受信回路をモジュール化してハイブリッドＩＣ１０としたことで、他の超音波診断装置への流用も可能になる。また、ハイブリッドＩＣ１０を電磁波シールド材でコーティングすることにより、外来からのノイズ混入を防ぎ画像に発生するノイズ対策やＥＭＣ対策も可能である。
Since the transmission / reception circuit for each vibration element is modularized to form the
図２は、本発明に係る送受信回路基板を説明するための図である。送受信回路基板３０は、各振動素子群ごとに設けられる。つまり、プローブ内の複数の振動素子が複数の振動素子群に分割され、その振動素子群ごとに送受信回路基板３０が設けられる。送受信回路基板３０には、複数のハイブリッドＩＣ１０および複数の送信波形発生器３２が実装される。
FIG. 2 is a diagram for explaining a transmission / reception circuit board according to the present invention. The transmission /
各ハイブリッドＩＣ１０は、送受信回路基板３０に対応する振動素子群内の各振動素子に対応している。図２の例では、縦に８個、横に４列、合計３２個のハイブリッドＩＣ１０が実装されている。つまり、この受信回路基板３０が、３２個の振動素子（振動素子群）に対応している。
Each
さらに、ハイブリッドＩＣ１０の各列（縦の８個）ごとに送信波形発生器３２が設けられている。各送信波形発生器３２は、対応する８個のハイブリッドＩＣ１０の各々に供給する送信パルス信号を発生する。図１を利用して詳述したように、この送信パルス信号が、各ハイブリッドＩＣ１０において電力増幅されて振動素子駆動信号として振動素子へ出力される。なお、各ハイブリッドＩＣ１０から出力される振動素子の出力信号に対して信号処理を実行する受信処理回路が、必要に応じて、送受信回路基板３０内に設けられてもよい。
Further, a transmission waveform generator 32 is provided for each column (eight vertical columns) of the
図３は、本発明に係る送受信回路の全体構成を説明するための図であり、図３の（Ｂ）には、複数の送受信回路基板３０がバックプレーン４０に接続された送受信回路部分が示されている。図３の（Ｂ）における各送受信回路基板３０は、図２を利用して詳述した、３２個の振動素子（振動素子群）に対応した送受信回路基板３０である。図３の（Ｂ）では３枚の送受信回路基板３０が互いに所定の間隔を空けて積層されている。そして、基板間の空隙を利用してハイブリッドＩＣ１０が各基板に実装される。このため、ハイブリッドＩＣ１０は板状に形成されることが望ましい。例えば、ＩＣのパッケージとして一般的に利用されるＳＩＰ（シングルインラインパッケージ）などが好適である。ハイブリッドＩＣ１０が基板間の空隙を利用して基板に立てて実装されるため高密度実装が可能になる。しかも、図３の（Ａ）に示すエアフローの向き３４に沿って、ハイブリッドＩＣ１０の冷却エアフローを流すことにより、エアフローの流れを遮ることなく冷却効果を向上させることもできる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the overall configuration of the transmission / reception circuit according to the present invention. FIG. 3 (B) shows a transmission / reception circuit portion in which a plurality of transmission /
図３の（Ｂ）には、３枚の送受信回路基板３０が示されている。各送受信回路基板３０は３２個の振動素子に対応するため、３枚の基板で合計９６個の振動素子を制御できる。もちろん、送受信回路基板３０の枚数は３枚に限定されず、送受信回路基板３０の枚数を増やすことにより、さらに多くの振動素子を制御することが可能になる。つまり、本発明に係る送受信回路は、振動素子数に応じた設計変更が容易であり拡張性の面でも優れている。
FIG. 3B shows three transmission /
ちなみに、図３の（Ｂ）のバックプレーン４０には、送受信回路部分以外の基板、例えば、プローブインターフェース基板などが接続されてもよい。 Incidentally, a substrate other than the transmission / reception circuit portion, such as a probe interface substrate, may be connected to the backplane 40 of FIG.
以上説明した本実施形態の送受信回路により、次のような効果が得られる。 The following effects can be obtained by the transmission / reception circuit of the present embodiment described above.
一般的に、送受信信号パターンが引き伸ばされパターン容量が増大すると、振動素子の出力信号のアンプとして低入力インピーダンスのプリアンプを使用した場合、受信信号Ｓ／Ｎの悪化に繋がってしまう。これに対して、本実施形態の送受信回路では、送信回路モジュールと受信回路モジュールが隣接配置されて送受信信号ラインを短縮化しパターン長を最小限に抑える事が可能となりパターン容量も低減できたため、受信信号Ｓ／Ｎの悪化を抑えることができる。送受信信号パターンが引き伸ばされパターン容量が増大すると、送信回路の負荷が重くなり送信信号の歪みが増大するが、本実施形態では、パターン容量を低減できるため送信信号の歪みを最小限に抑えることができる。また、パターン長が短くなるためパターン間の距離を大きく取ることも可能になる。パターン間の距離を大きく取ることで、各送受信チャンネル間のクロストーク性能が向上し画質の分解能が向上する。また送信音場のサイドローブも低減できる。 Generally, when the transmission / reception signal pattern is stretched and the pattern capacity is increased, when a pre-amplifier having a low input impedance is used as an amplifier for the output signal of the vibration element, the reception signal S / N is deteriorated. On the other hand, in the transmission / reception circuit of this embodiment, the transmission circuit module and the reception circuit module are arranged adjacent to each other so that the transmission / reception signal line can be shortened and the pattern length can be minimized, and the pattern capacity can be reduced. The deterioration of the signal S / N can be suppressed. When the transmission / reception signal pattern is stretched and the pattern capacity increases, the load on the transmission circuit increases and distortion of the transmission signal increases. However, in this embodiment, since the pattern capacity can be reduced, distortion of the transmission signal can be minimized. it can. Further, since the pattern length is shortened, it is possible to increase the distance between the patterns. By taking a large distance between the patterns, the crosstalk performance between the transmission and reception channels is improved and the resolution of the image quality is improved. Also, the side lobe of the transmission sound field can be reduced.
さらに、本実施形態では、送受信回路基板のスロット間の空間を利用してハイブリッドＩＣが実装されるため、送受信回路基板の面積や基板枚数を最小限に抑えることができる。また、送受信回路モジュールをハイブリットＩＣ化することにより、送受信回路基板の層数が低減されコストダウンにも繋がる。また、送受信回路基板のパターン配線が容易になり他の超音波診断装置へ流用した場合の性能の均一化が図れる。 Furthermore, in this embodiment, since the hybrid IC is mounted using the space between the slots of the transmission / reception circuit board, the area of the transmission / reception circuit board and the number of boards can be minimized. Further, by making the transmission / reception circuit module into a hybrid IC, the number of layers of the transmission / reception circuit board is reduced, leading to cost reduction. Further, the pattern wiring of the transmission / reception circuit board is facilitated, and the performance can be made uniform when diverted to other ultrasonic diagnostic apparatuses.
従来の超音波診断装置は、送信専用の基板と受信専用の基板が別々に設けられていたため、超音波診断装置のチャンネル数（振動素子数）を増減させる際、基板を製作し直す必要があった。本実施形態では、送受信がペアとなっている構成の送受信回路基板とすることにより、チャンネル数の増減に基板の枚数の増減で対応でき、開発工数の削減に繋がる。なお、ハイブリットＩＣ実装技術を利用することにより、モノリシックＩＣを製作するより低コストで上述した各効果が得られる。 In conventional ultrasonic diagnostic apparatuses, a transmission-dedicated board and a reception-dedicated board are provided separately. Therefore, when the number of channels (number of vibration elements) of the ultrasonic diagnostic apparatus is increased or decreased, it is necessary to remanufacture the board. It was. In the present embodiment, by using a transmission / reception circuit board having a transmission / reception pair, it is possible to cope with an increase / decrease in the number of channels by increasing / decreasing the number of boards, leading to a reduction in development man-hours. By using the hybrid IC mounting technology, the above-described effects can be obtained at a lower cost than manufacturing a monolithic IC.
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施の形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention.
１０ ハイブリッドＩＣ、１２ 送信回路モジュール、１４ 受信回路モジュール、３０ 送受信回路基板。 10 hybrid IC, 12 transmission circuit module, 14 reception circuit module, 30 transmission / reception circuit board.
Claims (4)
各振動素子ごとに送信回路モジュールと受信回路モジュールが設けられ、同じ振動素子に対応する送信回路モジュールと受信回路モジュールが隣接配置され、さらに、同じ振動素子に対応する送信回路出力信号の端子と受信回路入力信号の端子が隣接配置され、
前記送信回路モジュールには、送信回路のバイアス入力信号の入力端子が設けられ、
前記受信回路モジュールには、増幅度制御信号の入力端子が設けられ、
同じ振動素子に対応する送信回路モジュールと受信回路モジュールがパッケージ化されて各振動素子に対応したハイブリッドＩＣを形成し、
複数の振動素子に対応した複数のハイブリッドＩＣがエアフローの向きに沿って配列される、
ことを特徴とする超音波診断装置の送受信回路。 In a transmission / reception circuit of an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring a reception signal by supplying a transmission signal to a plurality of vibration elements,
A transmission circuit module and a reception circuit module are provided for each vibration element, a transmission circuit module and a reception circuit module corresponding to the same vibration element are arranged adjacent to each other, and a terminal of the transmission circuit output signal corresponding to the same vibration element and reception Circuit input signal terminals are placed adjacent to each other ,
The transmission circuit module is provided with an input terminal for a bias input signal of the transmission circuit,
The receiving circuit module is provided with an input terminal for an amplification degree control signal,
A transmission circuit module and a reception circuit module corresponding to the same vibration element are packaged to form a hybrid IC corresponding to each vibration element,
A plurality of hybrid ICs corresponding to a plurality of vibration elements are arranged along the direction of airflow.
A transmission / reception circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus.
前記複数の振動素子は複数の振動素子群に分割され、各振動素子群ごとに送受信回路基板を有する、The plurality of vibration elements are divided into a plurality of vibration element groups, each having a transmission / reception circuit board.
ことを特徴とする超音波診断装置の送受信回路。A transmission / reception circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus.
前記各振動素子ごとのハイブリッドＩＣは、その振動素子が属する振動素子群に対応する送受信回路基板上に実装され、The hybrid IC for each vibration element is mounted on a transmission / reception circuit board corresponding to the vibration element group to which the vibration element belongs,
前記複数の振動素子群に対応する複数の送受信回路基板は、互いに所定の間隔を空けて積層される、The plurality of transmission / reception circuit boards corresponding to the plurality of vibration element groups are stacked with a predetermined interval therebetween,
ことを特徴とする超音波診断装置の送受信回路。A transmission / reception circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus.
前記各ハイブリッドＩＣは、電磁波シールド材でコーティングされる、Each hybrid IC is coated with an electromagnetic shielding material.
ことを特徴とする超音波診断装置の送受信回路。A transmission / reception circuit for an ultrasonic diagnostic apparatus.
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