JP6793043B2 - Ultrasonic oscillator transmission circuit, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasonic oscillator transmission circuit, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic equipment Download PDF

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本発明は、超音波プローブおよび超音波診断装置向けの送信回路に関する。 The present invention relates to a transmission circuit for an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus.

特許文献1〜3には、超音波診断装置において、超音波振動子を駆動する送信回路の技術が示される。特許文献1の送信回路は、ディジタル波形生成器からのディジタル信号をディジタル・アナログ変換器(明細書ではDACと称す)でアナログ信号に変換し、それをアンプ回路で増幅したのち超音波振動子に印加する。特許文献2の送信回路は、波形発生器から所定のタイミングで出力されたディジタル制御信号を、電流DACで電流信号となるアナログ信号に変換し、それを超音波振動子に印加する。 Patent Documents 1 to 3 show a technique of a transmission circuit for driving an ultrasonic oscillator in an ultrasonic diagnostic apparatus. The transmission circuit of Patent Document 1 converts a digital signal from a digital waveform generator into an analog signal by a digital-to-analog converter (referred to as DAC in the specification), amplifies it by an amplifier circuit, and then turns it into an ultrasonic transducer. Apply. The transmission circuit of Patent Document 2 converts a digital control signal output from a waveform generator at a predetermined timing into an analog signal to be a current signal by a current DAC, and applies it to an ultrasonic transducer.

特許文献3の送信回路は、DACやアンプ回路等を用いて、高電圧の単パルスと同様の特性を持つ送信信号を超音波振動子に印加する。当該送信信号の波形形状は、ベースラインと一方極性のオフセットレベルとの間で緩やかに変化する緩行部分と、一方極性のオフセットレベルからベースラインを超えて他方極性に入り込むインパルス部分と、他方極性のオフセットレベルとベースラインとの間で緩やかに変化する緩行部分とを有する。 The transmission circuit of Patent Document 3 uses a DAC, an amplifier circuit, or the like to apply a transmission signal having characteristics similar to those of a high-voltage single pulse to an ultrasonic vibrator. The waveform shape of the transmitted signal is a slow-moving portion that gradually changes between the baseline and the offset level of one polarity, an impulse portion that crosses the baseline from the offset level of one polarity and enters the other polarity, and the other polarity. It has a slow-moving portion that slowly changes between the offset level and the baseline.

特開2003−275203号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-275203 特開2012−176235号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-176235 特開2008−43721号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-43721

超音波診断装置では、高感度・高分解能な診断画像が求められる。そのための技術として、例えば、特許文献3に示されるような送信信号(明細書では高電圧単波送信信号と呼ぶ)を用いることが有益となる。高電圧単波送信信号は、緩行部分を超音波振動子の帯域外の周波数で変化させることで、実質的にインパルス信号となり、その結果、距離分解能の向上等が図れる。 Ultrasound diagnostic equipment is required to have high-sensitivity and high-resolution diagnostic images. As a technique for that purpose, for example, it is useful to use a transmission signal (referred to as a high voltage single wave transmission signal in the specification) as shown in Patent Document 3. The high-voltage single-wave transmission signal becomes a substantially impulse signal by changing the slow-moving portion at a frequency outside the band of the ultrasonic vibrator, and as a result, the distance resolution can be improved.

ここで、送信信号を生成する送信回路の回路方式として、パルサ方式とリニア方式が挙げられる。パルサ方式の送信回路は、矩形波を生成する回路構成を備え、状態遷移時のみ電流が流れるため消費電力を抑制可能である。ただし、当該回路は、任意波形を生成できないため、高電圧単波送信信号の生成自体が困難となり得る。リニア方式の送信回路は、例えば、特許文献1および特許文献3に示されるような回路であり、DACによって任意波形を生成できるため、高電圧単波送信信号を生成可能である。しかし、当該回路は、待機時の電流に伴い消費電力が大きくなる恐れがある。 Here, as the circuit system of the transmission circuit for generating the transmission signal, a pulsar system and a linear system can be mentioned. The pulsar type transmission circuit has a circuit configuration that generates a square wave, and current flows only at the time of state transition, so that power consumption can be suppressed. However, since the circuit cannot generate an arbitrary waveform, it may be difficult to generate a high-voltage single-wave transmission signal itself. The linear transmission circuit is, for example, a circuit as shown in Patent Document 1 and Patent Document 3, and can generate an arbitrary waveform by DAC, so that a high voltage single wave transmission signal can be generated. However, the circuit may consume a large amount of power due to the standby current.

一方、特許文献2に示されるような電流DACを備えた送信回路を用いた場合、例えば、無信号時に電流をオフにすることによって消費電力をある程度抑制することが可能である。しかし、特許文献2の回路は、本質的に、特許文献1や特許文献3と同様にDACによる制御方式を用いているため、高頻度でディジタル信号を生成する必要があり、制御の複雑化等が懸念される。 On the other hand, when a transmission circuit provided with a current DAC as shown in Patent Document 2 is used, it is possible to suppress power consumption to some extent by turning off the current when there is no signal, for example. However, since the circuit of Patent Document 2 essentially uses the control method by DAC as in Patent Document 1 and Patent Document 3, it is necessary to generate a digital signal with high frequency, and the control becomes complicated. Is a concern.

本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、簡素な制御で高電圧単波送信信号を生成可能な超音波振動子の送信回路、超音波プローブ、および超音波診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and one of the objects thereof is an ultrasonic transducer transmission circuit, an ultrasonic probe, which can generate a high voltage single wave transmission signal with simple control. And to provide an ultrasonic diagnostic device.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and accompanying drawings herein.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 A brief description of typical embodiments of the inventions disclosed in the present application is as follows.

一実施の形態の超音波振動子の送信回路は、正極用駆動回路と、負極用駆動回路と、基準用駆動回路とを有する。正極用駆動回路は、第1のスイッチのオン期間で、超音波振動子の駆動入力端子を第1の可変電流源に基づく駆動電流によって正極電源に向けて駆動する。負極用駆動回路は、第2のスイッチのオン期間で、駆動入力端子を第2の可変電流源に基づく駆動電流によって負極電源に向けて駆動する。基準用駆動回路は、駆動入力端子を、基準電源に向けて駆動する。 The transmission circuit of the ultrasonic vibrator of one embodiment includes a positive electrode drive circuit, a negative electrode drive circuit, and a reference drive circuit. The positive electrode drive circuit drives the drive input terminal of the ultrasonic transducer toward the positive electrode power supply by a drive current based on the first variable current source during the on period of the first switch. The negative electrode drive circuit drives the drive input terminal toward the negative electrode power supply by a drive current based on the second variable current source during the on period of the second switch. The reference drive circuit drives the drive input terminal toward the reference power supply.

前記一実施の形態によれば、簡素な制御で高電圧単波送信信号を生成可能になる。 According to the above embodiment, a high voltage single wave transmission signal can be generated with simple control.

本発明の実施の形態1による超音波振動子の送信回路において、主要部の概略構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the schematic structure example of the main part in the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to Embodiment 1 of this invention. 図1の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の一例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows an example of the generation operation of a high voltage single wave transmission signal in the transmission circuit of FIG. 図1の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の他の一例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows another example of the generation operation of a high voltage single wave transmission signal in the transmission circuit of FIG. 図1の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の更に他の一例を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing still another example of the operation of generating a high voltage single wave transmission signal in the transmission circuit of FIG. 図1の送信回路において、矩形波信号の生成動作の一例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows an example of the generation operation of a rectangular wave signal in the transmission circuit of FIG. 図1の送信回路の詳細な構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed configuration example of the transmission circuit of FIG. 図6における電流値設定回路の詳細な構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed configuration example of the current value setting circuit in FIG. 本発明の実施の形態1による超音波診断装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による超音波振動子の送信回路において、主要部の概略構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the schematic structure example of the main part in the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to Embodiment 2 of this invention. 図9の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の一例を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of a high-voltage single-wave transmission signal generation operation in the transmission circuit of FIG. 本発明の実施の形態3による超音波診断装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 3 of this invention. 図11における2DアレイICの構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the 2D array IC in FIG. 図12における制御回路の一部の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of a part of the control circuit in FIG. 図12の2DアレイICの概略的な動作例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the schematic operation example of the 2D array IC of FIG.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。 In the following embodiments, when necessary for convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but unless otherwise specified, they are not unrelated to each other, and one is the other. There is a relationship of some or all modifications, details, supplementary explanations, etc. In addition, in the following embodiments, when the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.) is referred to, when it is specified in particular, or when it is clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, the number is not limited to the specific number, and may be more than or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Furthermore, in the following embodiments, the components (including element steps, etc.) are not necessarily essential unless otherwise specified or clearly considered to be essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of a component or the like, the shape is substantially the same unless otherwise specified or when it is considered that it is not apparent in principle. Etc., etc. shall be included. This also applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in all the drawings for explaining the embodiment, in principle, the same members are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
超音波診断装置は、非侵襲かつリアルタイムに観察することができる医療診断装置として広く利用されている。さらに、近年においては、従来の2次元画像に加え、3次元の立体画像なども表示できるようになり用途は拡大の一途をたどっている。一方、画質についてはX線CT(Computed Tomography)装置やMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置と比較すると低解像度のため、従来にも増した高画質化が求められている。以下、このような超音波診断装置への適用を想定して、実施の形態の説明を行う。
(Embodiment 1)
The ultrasonic diagnostic apparatus is widely used as a medical diagnostic apparatus capable of non-invasive and real-time observation. Further, in recent years, in addition to the conventional two-dimensional image, a three-dimensional stereoscopic image and the like can be displayed, and the applications are steadily expanding. On the other hand, the image quality is lower than that of the X-ray CT (Computed Tomography) apparatus and the MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus, so that the image quality is required to be higher than before. Hereinafter, embodiments will be described assuming application to such an ultrasonic diagnostic apparatus.

《送信回路の概略構成》
図1は、本発明の実施の形態1による超音波振動子の送信回路において、主要部の概略構成例を示す回路図である。図1に示す送信回路1は、正極用駆動回路2aと、負極用駆動回路2bと、基準用駆動回路3とを備え、超音波振動子4の駆動入力端子7に所望の送信信号を出力する。超音波振動子4は、当該送信信号に応じて超音波を発生する。正極用駆動回路2aは、可変電流源10aおよびスイッチ13aを含み、スイッチ13aのオン期間で、駆動入力端子7を可変電流源10aに基づく駆動電流によって正極電源HVDDに向けて駆動する。負極用駆動回路2bは、可変電流源10bおよびスイッチ13bを含み、スイッチ13bのオン期間で、駆動入力端子7を可変電流源10bに基づく駆動電流によって負極電源HVSSに向けて駆動する。
<< Outline configuration of transmission circuit >>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration example of a main part in the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to the first embodiment of the present invention. The transmission circuit 1 shown in FIG. 1 includes a positive electrode drive circuit 2a, a negative electrode drive circuit 2b, and a reference drive circuit 3, and outputs a desired transmission signal to the drive input terminal 7 of the ultrasonic vibrator 4. .. The ultrasonic oscillator 4 generates ultrasonic waves in response to the transmission signal. The positive electrode drive circuit 2a includes a variable current source 10a and a switch 13a, and drives the drive input terminal 7 toward the positive electrode power supply H VDD by a drive current based on the variable current source 10a during the on period of the switch 13a. The negative electrode drive circuit 2b includes a variable current source 10b and a switch 13b, and drives the drive input terminal 7 toward the negative electrode power supply HVSS by a drive current based on the variable current source 10b during the on period of the switch 13b.

基準用駆動回路3は、駆動入力端子7を正極電源HVDDおよび負極電源HVSSの基準となる基準電源(ベースライン)GNDに向けて駆動する。この例では、基準用駆動回路3は、可変電流源11a,11bおよびスイッチ14a,14bを含み、スイッチ14a,14bのオン期間で、駆動入力端子7を可変電流源11a,11bに基づく駆動電流によって基準電源GNDに向けて駆動する。 The reference drive circuit 3 drives the drive input terminal 7 toward the reference power supply (baseline) GND that serves as a reference for the positive electrode power supply H VDD and the negative electrode power supply HVSS. In this example, the reference drive circuit 3 includes variable current sources 11a, 11b and switches 14a, 14b, and the drive input terminal 7 is driven by a drive current based on the variable current sources 11a, 11b during the on period of switches 14a, 14b. Drive toward the reference power supply GND.

具体的には、スイッチ14aは、駆動入力端子7の電圧を基準電源GNDのレベルに充電するスイッチであり、可変電流源11aは、その充電電流値を定める。一方、スイッチ14bは、駆動入力端子7の電圧を基準電源GNDのレベルに放電するスイッチであり、可変電流源11bは、その放電電流値を定める。特に限定はされないが、例えば、基準電源GNDを0Vとして、正極電源HVDDは+100V等であり、負極電源HVSSは−100V等である。 Specifically, the switch 14a is a switch that charges the voltage of the drive input terminal 7 to the level of the reference power supply GND, and the variable current source 11a determines the charging current value thereof. On the other hand, the switch 14b is a switch that discharges the voltage of the drive input terminal 7 to the level of the reference power supply GND, and the variable current source 11b determines the discharge current value. Although not particularly limited, for example, the reference power supply GND is 0V, the positive electrode power supply H VDD is + 100V or the like, and the negative electrode power supply HVSS is −100V or the like.

《送信回路の動作》
図2は、図1の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の一例を示す波形図である。送信回路1は、まず、時間t1〜t2で、正極用駆動回路2aを用いて、駆動入力端子7の電圧を基準電源GNDから正極電源HVDDに向けて超音波振動子4の帯域外の周波数となる第1の傾きで遷移させるプレ処理を実行する。具体的には、送信回路1は、時間t1で、可変電流源10a,10b,11a,11bを傾き設定用電流値I1に設定する。この状態で、送信回路1は、スイッチ13aをオンに制御する。その結果、超音波振動子4に印加される電圧は、正極電源HVDDに向けて第1の傾きで緩やかに上昇する。
<< Operation of transmission circuit >>
FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of a high-voltage single-wave transmission signal generation operation in the transmission circuit of FIG. First, in the transmission circuit 1, at time t1 to t2, the positive electrode drive circuit 2a is used to set the voltage of the drive input terminal 7 from the reference power supply GND to the positive electrode power supply H VDD to a frequency outside the band of the ultrasonic transducer 4. The pre-processing for transitioning with the first inclination is executed. Specifically, the transmission circuit 1 sets the variable current sources 10a, 10b, 11a, 11b to the inclination setting current value I1 at time t1. In this state, the transmission circuit 1 controls the switch 13a to be turned on. As a result, the voltage applied to the ultrasonic transducer 4 gradually rises with the first inclination toward the positive electrode power supply H VDD.

続いて、送信回路1は、時間t2で、可変電流源10a,10b,11a,11bを傾き設定用電流値I1よりも大きいパルス用電流値I2に設定する。ここで、傾き設定用電流値I1は、オフセット電圧(HVDD−GND間の電位差)を“V”、遷移時間を“t”、超音波振動子4の容量値を“C”とすると、式(1)となる。“V”および“C”は既定値であり、遷移時間“t”は、超音波振動子4に印加される電圧の傾き(第1の傾き)が、超音波振動子4の帯域外の周波数となるような値に定められる。 Subsequently, the transmission circuit 1 sets the variable current sources 10a, 10b, 11a, 11b to a pulse current value I2 larger than the inclination setting current value I1 at time t2. Here, the inclination setting current value I1 is expressed by the equation (assuming that the offset voltage (potential difference between H VDD and GND) is "V", the transition time is "t", and the capacitance value of the ultrasonic vibrator 4 is "C". It becomes 1). “V” and “C” are default values, and the transition time “t” is the frequency at which the slope (first slope) of the voltage applied to the ultrasonic vibrator 4 is outside the band of the ultrasonic vibrator 4. It is set to a value such that

I1=V×C/t (1)
このようなプレ処理の後、送信回路1は、時間t3〜t4で、正極用駆動回路2aおよび負極用駆動回路2bを用いて、駆動入力端子7にできるだけ狭いパルス幅を持つパルス信号(理想的にはインパルス信号)を印加するパルス印加処理を実行する。具体的には、送信回路1は、時間t3で、スイッチ13aをオフに、スイッチ13bをオンに制御する。その結果、超音波振動子4に印加される電圧は、パルス用電流値I2に伴い正極電源HVDDから負極電源HVSSに向けて急峻に下がる。負極電源HVSSまで下がると、送信回路1は、時間t4で、時間t3とは逆にスイッチ13bをオフに、スイッチ13aをオンに制御する。その結果、超音波振動子4に印加される電圧は、パルス用電流値I2に伴い負極電源HVSSから正極電源HVDDに向けて急峻に上がる。その結果、理想的にはインパルス信号が生成される。
I1 = V × C / t (1)
After such preprocessing, the transmission circuit 1 uses the positive electrode drive circuit 2a and the negative electrode drive circuit 2b at times t3 to t4 to provide a pulse signal (ideally) having a pulse width as narrow as possible at the drive input terminal 7. The pulse application process of applying the impulse signal) is executed. Specifically, the transmission circuit 1 controls the switch 13a to be off and the switch 13b to be on at time t3. As a result, the voltage applied to the ultrasonic transducer 4 sharply drops from the positive electrode power supply H VDD to the negative electrode power supply HVSS with the pulse current value I2. When the voltage is lowered to the negative electrode power supply HVSS, the transmission circuit 1 controls the switch 13b to be turned off and the switch 13a to be turned on at the time t4, contrary to the time t3. As a result, the voltage applied to the ultrasonic transducer 4 sharply rises from the negative electrode power supply HVSS to the positive electrode power supply H VDD with the pulse current value I2. As a result, an impulse signal is ideally generated.

このようなパルス印加処理の後、送信回路1は、時間t5〜t6で、基準用駆動回路3を用いて、駆動入力端子7の電圧を、可変電流源11bに基づく超音波振動子4の帯域外の周波数となる第2の傾きで基準電源GNDに向けて駆動するポスト処理を実行する。具体的には、送信回路1は、時間t5で、可変電流源10a,10b,11a,11bを、再び、傾き設定用電流値I1に設定し、スイッチ14bをオンに制御する。その結果、超音波振動子4に印加される電圧は、基準電源GNDまで第2の傾きで緩やかに下降する。そして、当該電圧が基準電源GNDに達したのち、送信回路1は、時間t6で、スイッチ14bをオフに制御する。 After such pulse application processing, the transmission circuit 1 uses the reference drive circuit 3 at time t5 to t6 to set the voltage of the drive input terminal 7 to the band of the ultrasonic transducer 4 based on the variable current source 11b. Post processing is performed to drive toward the reference power supply GND with a second gradient that is an outside frequency. Specifically, the transmission circuit 1 sets the variable current sources 10a, 10b, 11a, and 11b to the inclination setting current value I1 again at time t5, and controls the switch 14b to be turned on. As a result, the voltage applied to the ultrasonic vibrator 4 gradually drops to the reference power supply GND with a second inclination. Then, after the voltage reaches the reference power supply GND, the transmission circuit 1 controls the switch 14b to be turned off at time t6.

このような制御によって、送信回路1は、‘L’パルス信号(実質的に‘L’インパルス信号)となる高電圧単波送信信号を生成することができる。 By such control, the transmission circuit 1 can generate a high voltage single wave transmission signal that becomes an'L'pulse signal (substantially an'L' pulse signal).

図3は、図1の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の他の一例を示す波形図である。図2では、プレ処理(時間t1〜t2)とポスト処理(時間t5〜t6)とで同一の傾き設定用電流値I1を用いることで、波形を左右対称な形状に定めた。ただし、必ずしも対称な形状である必要はなく、例えば、図3のように、ポスト処理(時間t5〜t6)において、傾き設定用電流値I1よりも大きくパルス用電流値I2よりも小さい電流値I3を用いることで非対称な形状に定めることも可能である。 FIG. 3 is a waveform diagram showing another example of the high-voltage single-wave transmission signal generation operation in the transmission circuit of FIG. In FIG. 2, the waveform is defined to have a symmetrical shape by using the same inclination setting current value I1 in the pre-processing (time t1 to t2) and the post processing (time t5 to t6). However, the shape does not necessarily have to be symmetrical. For example, as shown in FIG. 3, in the post processing (time t5 to t6), the current value I3 is larger than the tilt setting current value I1 and smaller than the pulse current value I2. It is also possible to define an asymmetrical shape by using.

電流値I3は、傾き設定用電流値I1の場合と同様に、傾きが超音波振動子4の帯域外の周波数となるように設定する値である。例えば、ポスト処理後、すぐに超音波振動子4で受信を行いたい場合、電流値I3をある程度大きい値に定めることも可能である。 The current value I3 is a value set so that the inclination becomes a frequency outside the band of the ultrasonic vibrator 4, as in the case of the inclination setting current value I1. For example, if it is desired to receive the ultrasonic vibrator 4 immediately after the post processing, the current value I3 can be set to a value somewhat large.

図4は、図1の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の更に他の一例を示す波形図である。図4では、図2におけるスイッチ13aとスイッチ13bの制御が入れ替えられ、ポスト処理でスイッチ14bの代わりにスイッチ14aがオンに制御されることで、‘H’パルスとなる高電圧単波送信信号が生成される。すなわち、送信回路1は、プレ処理(時間t1〜t2)において、負極用駆動回路2bを用いて、駆動入力端子7の電圧を基準電源GNDから負極電源HVSSに向けて第1の傾きで遷移させる。また、送信回路1は、ポスト処理(時間t5〜t6)において、基準用駆動回路3を用いて、駆動入力端子7の電圧を、可変電流源11aに基づく第2の傾きで基準電源GNDに向けて駆動する。 FIG. 4 is a waveform diagram showing still another example of the generation operation of the high voltage single wave transmission signal in the transmission circuit of FIG. In FIG. 4, the controls of the switch 13a and the switch 13b in FIG. 2 are exchanged, and the switch 14a is controlled to be turned on instead of the switch 14b in the post processing, so that a high voltage single wave transmission signal which becomes an'H'pulse is generated. Will be generated. That is, in the pre-processing (time t1 to t2), the transmission circuit 1 uses the negative electrode drive circuit 2b to shift the voltage of the drive input terminal 7 from the reference power supply GND to the negative electrode power supply HVSS with the first inclination. .. Further, in the post processing (time t5 to t6), the transmission circuit 1 directs the voltage of the drive input terminal 7 toward the reference power supply GND with a second inclination based on the variable current source 11a by using the reference drive circuit 3. To drive.

ここで、送信回路1によって、図2および図4のような‘L’パルス信号および‘H’パルス信号の高電圧単波送信信号を生成することで、例えば、歪み成分を利用した診断を行うこと等が可能になる。具体的には、図2の高電圧単波送信信号に伴う超音波振動子4からの入射波形に応じて、生体から得られる反射波形と、図4の高電圧単波送信信号に伴う入射波形に応じた反射波形とを加算することで、生体内で生じた反射波形の歪み成分のみを抽出して診断を行える。 Here, the transmission circuit 1 generates a high-voltage single-wave transmission signal of the'L'pulse signal and the'H' pulse signal as shown in FIGS. 2 and 4, for example, to perform a diagnosis using a distortion component. Things can be done. Specifically, the reflected waveform obtained from the living body and the incident waveform associated with the high-voltage single-wave transmission signal of FIG. 4 according to the incident waveform from the ultrasonic transducer 4 accompanying the high-voltage single-wave transmission signal of FIG. By adding the reflection waveform according to the above, only the distortion component of the reflection waveform generated in the living body can be extracted for diagnosis.

図5は、図1の送信回路において、矩形波信号の生成動作の一例を示す波形図である。図5において、送信回路1は、可変電流源10a,10b,11a,11bを一定値(ここではパルス用電流値I2)に定めた状態で、各スイッチを制御する。ここでは、送信回路1は、時間t1,t2,t3の各時間においてスイッチ13a,13bを交互にオンに制御し、時間t4において、オン状態のスイッチ13aをオフに制御すると共にスイッチ14bをオンに制御する。これによって、高電圧単波送信信号だけでなく一般的な矩形波信号も生成可能である。 FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of a rectangular wave signal generation operation in the transmission circuit of FIG. In FIG. 5, the transmission circuit 1 controls each switch in a state where the variable current sources 10a, 10b, 11a, and 11b are set to constant values (here, the pulse current value I2). Here, the transmission circuit 1 alternately controls the switches 13a and 13b to be turned on at each time t1, t2, and t3, and at the time t4, controls the switch 13a in the on state to be turned off and turns the switch 14b on. Control. As a result, not only a high voltage single wave transmission signal but also a general rectangular wave signal can be generated.

超音波診断装置による診断方式として、例えば、図2や図4のような高電圧単波送信信号を用いて診断を行う方式の他に、図5のような矩形波信号を数波送信して診断を行う方式(例えば、Pulsed Wave方式)が知られている。図1の送信回路1は、高電圧単波送信信号に加えて、このような矩形波信号も簡素な制御で生成することが可能である。 As a diagnostic method using an ultrasonic diagnostic apparatus, for example, in addition to a method of performing diagnosis using a high-voltage single-wave transmission signal as shown in FIGS. 2 and 4, several waves of a square wave signal as shown in FIG. 5 are transmitted. A method for performing diagnosis (for example, a Pulsed Wave method) is known. The transmission circuit 1 of FIG. 1 can generate such a rectangular wave signal with simple control in addition to the high voltage single wave transmission signal.

《送信回路の詳細構成》
図6は、図1の送信回路の詳細な構成例を示す回路図である。図6の送信回路1において、図1の正極用駆動回路2aは、図6のカレントミラー回路61a、レベルシフタ62a、nチャネル型MOSトランジスタ(以降、nMOSトランジスタと称す)MN3、およびスイッチ63aに対応する。図1の負極用駆動回路2bは、図6のカレントミラー回路61b、レベルシフタ62b、pチャネル型MOSトランジスタ(以降、pMOSトランジスタと称す)MP3、およびスイッチ63bに対応する。図1の基準用駆動回路3は、図6のpMOSトランジスタMP5、nMOSトランジスタMN5およびスイッチ63c,63dに対応する。
<< Detailed configuration of transmission circuit >>
FIG. 6 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the transmission circuit of FIG. In the transmission circuit 1 of FIG. 6, the positive drive circuit 2a of FIG. 1 corresponds to the current mirror circuit 61a of FIG. 6, the level shifter 62a, the n-channel MOS transistor (hereinafter referred to as nMOS transistor) MN3, and the switch 63a. .. The negative electrode drive circuit 2b of FIG. 1 corresponds to the current mirror circuit 61b of FIG. 6, the level shifter 62b, the p-channel MOS transistor (hereinafter referred to as pMOS transistor) MP3, and the switch 63b. The reference drive circuit 3 of FIG. 1 corresponds to the pMOS transistor MP5, the nMOS transistor MN5, and the switches 63c, 63d of FIG.

カレントミラー回路61aは、図1の可変電流源10aの主要部を担い、正極電源HVDDと駆動入力端子7の間に電流経路が形成されるpMOSトランジスタMP1と、pMOSトランジスタMP1とカレントミラー回路を構成するpMOSトランジスタMP2とを備える。nMOSトランジスタMN3は、レベルシフタ62aを介してpMOSトランジスタMP2と直列に結合される。 The current mirror circuit 61a constitutes a main part of the variable current source 10a of FIG. 1, a pMOS transistor MP1 in which a current path is formed between the positive power supply H VDD and the drive input terminal 7, a pMOS transistor MP1 and a current mirror circuit. It is provided with a pMOS transistor MP2. The nMOS transistor MN3 is coupled in series with the pMOS transistor MP2 via a level shifter 62a.

レベルシフタ62aは、nMOSトランジスタMN4で構成され、ゲートに内部電源VDDが印加されることで、nMOSトランジスタMN3のドレインを略内部電源VDDの電圧レベル以下に設定する。これにより、nMOSトランジスタMN3には、内部電源VDD以上の電圧が印加されることがなくなるため、低電圧のnMOSトランジスタを使用することができ、実装面積が低減できる。nMOSトランジスタMN3のソースは、内部基準電源VSSに結合される。スイッチ63aは、図1のスイッチ13aに対応し、制御信号Saによってオンに制御された際に、電流値設定回路100で生成される可変電圧VRaでnMOSトランジスタMN3のゲート・ソース間を駆動する。 The level shifter 62a is composed of the nMOS transistor MN4, and the drain of the nMOS transistor MN3 is set to be substantially equal to or lower than the voltage level of the internal power supply VDD by applying the internal power supply VDD to the gate. As a result, a voltage higher than the internal power supply VDD is not applied to the nMOS transistor MN3, so that a low-voltage nMOS transistor can be used and the mounting area can be reduced. The source of the nMOS transistor MN3 is coupled to the internal reference power supply VSS. The switch 63a corresponds to the switch 13a of FIG. 1, and when it is turned on by the control signal Sa, it drives between the gate and the source of the nMOS transistor MN3 with the variable voltage VRa generated by the current value setting circuit 100.

カレントミラー回路61bは、図1の可変電流源10bの主要部を担い、負極電源HVSSと駆動入力端子7の間に電流経路が形成されるnMOSトランジスタMN1と、nMOSトランジスタMN1とカレントミラー回路を構成するnMOSトランジスタMN2とを備える。pMOSトランジスタMP3は、レベルシフタ62bを介してnMOSトランジスタMN2と直列に結合される。 The current mirror circuit 61b constitutes a main part of the variable current source 10b of FIG. 1, an nMOS transistor MN1 in which a current path is formed between the negative power supply HVSS and the drive input terminal 7, an nMOS transistor MN1 and a current mirror circuit. The nMOS transistor MN2 is provided. The pMOS transistor MP3 is coupled in series with the nMOS transistor MN2 via a level shifter 62b.

レベルシフタ62bは、pMOSトランジスタMP4で構成され、ゲートに内部基準電源VSSが印加されることで、pMOSトランジスタMP3のドレインを略内部基準電源VSSの電圧レベル以上に設定する。pMOSトランジスタMP3のソースは、内部電源VDDに結合される。スイッチ63bは、図1のスイッチ13bに対応し、制御信号Sbによってオンに制御された際に、電流値設定回路100で生成される可変電圧VRbでpMOSトランジスタMP3のゲート・ソース間を駆動する。 The level shifter 62b is composed of the pMOS transistor MP4, and by applying the internal reference power supply VSS to the gate, the drain of the pMOS transistor MP3 is set to be substantially equal to or higher than the voltage level of the internal reference power supply VSS. The source of the pMOS transistor MP3 is coupled to the internal power supply VDD. The switch 63b corresponds to the switch 13b of FIG. 1, and when it is controlled to be turned on by the control signal Sb, the switch 63b drives between the gate and the source of the pMOS transistor MP3 with the variable voltage VRb generated by the current value setting circuit 100.

pMOSトランジスタMP5は、基準電源GNDと駆動入力端子7の間に電流経路が形成され、図1の可変電流源11aの主要部を担う。スイッチ63cは、図1のスイッチ14aに対応し、制御信号Scによってオンに制御された際に、電流値設定回路100で生成される可変電圧VRcでpMOSトランジスタMP5のゲート・ソース間を駆動する。nMOSトランジスタMN5は、基準電源GNDと駆動入力端子7の間に電流経路が形成され、図1の可変電流源11bの主要部を担う。スイッチ63dは、図1のスイッチ14bに対応し、制御信号Sdによってオンに制御された際に、電流値設定回路100で生成される可変電圧VRdでnMOSトランジスタMN5のゲート・ソース間を駆動する。 The pMOS transistor MP5 has a current path formed between the reference power supply GND and the drive input terminal 7, and serves as the main part of the variable current source 11a of FIG. The switch 63c corresponds to the switch 14a of FIG. 1, and when it is controlled to be turned on by the control signal Sc, the switch 63c drives between the gate and the source of the pMOS transistor MP5 with the variable voltage VRc generated by the current value setting circuit 100. The nMOS transistor MN5 has a current path formed between the reference power supply GND and the drive input terminal 7, and serves as the main part of the variable current source 11b of FIG. The switch 63d corresponds to the switch 14b in FIG. 1 and drives between the gate and the source of the nMOS transistor MN5 with the variable voltage VRd generated by the current value setting circuit 100 when it is controlled to be turned on by the control signal Sd.

図7は、図6における電流値設定回路の詳細な構成例を示す回路図である。図7に示す電流値設定回路100は、正側電流値設定回路100aと、負側電流値設定回路100bとを備える。正側電流値設定回路100aは、n個のpMOSトランジスタMP[1]〜MP[n]と、電流・電圧変換回路101aとを備える。pMOSトランジスタMP[1]には、所定の基準電流IRが供給される。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the current value setting circuit in FIG. The current value setting circuit 100 shown in FIG. 7 includes a positive side current value setting circuit 100a and a negative side current value setting circuit 100b. The positive side current value setting circuit 100a includes n pMOS transistors MP [1] to MP [n] and a current / voltage conversion circuit 101a. A predetermined reference current IR is supplied to the pMOS transistor MP [1].

pMOSトランジスタMP[2]〜MP[n]は、例えば、2のサイズ比を備え、pMOSトランジスタMP[1]とカレントミラー回路を構成する。この際に、pMOSトランジスタMP[2]〜MP[n]の中からカレントミラー回路を構成する単数または複数のトランジスタが、電流値設定信号ISETによって選択される。電流・電圧変換回路101aは、ダイオード接続のnMOSトランジスタMN10によって構成され、pMOSトランジスタMP[2]〜MP[n]に流れる合算電流Inをゲート・ソース間電圧に変換することで可変電圧VRa,VRdを生成する。 The pMOS transistors MP [2] to MP [n] have, for example, a size ratio of 2 n , and form a current mirror circuit with the pMOS transistor MP [1]. At this time, one or a plurality of transistors constituting the current mirror circuit are selected from the pMOS transistors MP [2] to MP [n] by the current value setting signal ISET. The current / voltage conversion circuit 101a is composed of a diode-connected nMOS transistor MN10, and converts the total current In flowing through the pMOS transistors MP [2] to MP [n] into a gate-source voltage to convert the variable voltages VRa and VRd. To generate.

同様に、負側電流値設定回路100bは、n個のnMOSトランジスタMN[1]〜MN[n]と、電流・電圧変換回路101bとを備える。nMOSトランジスタMN[1]には、所定の基準電流IRが供給され、nMOSトランジスタMN[2]〜MN[n]は、nMOSトランジスタMN[1]とカレントミラー回路を構成する。この際に、カレントミラー回路を構成するトランジスタが、電流値設定信号ISETによって選択される。電流・電圧変換回路101bは、ダイオード接続のpMOSトランジスタMP10によって構成され、nMOSトランジスタMN[2]〜MN[n]に流れる合算電流Ipをゲート・ソース間電圧に変換することで可変電圧VRb,VRcを生成する。 Similarly, the negative side current value setting circuit 100b includes n nMOS transistors MN [1] to MN [n] and a current / voltage conversion circuit 101b. A predetermined reference current IR is supplied to the nMOS transistor MN [1], and the nMOS transistors MN [2] to MN [n] form a current mirror circuit together with the nMOS transistor MN [1]. At this time, the transistors constituting the current mirror circuit are selected by the current value setting signal ISET. The current / voltage conversion circuit 101b is composed of a diode-connected pMOS transistor MP10, and converts the total current Ip flowing through the nMOS transistors MN [2] to MN [n] into a gate-source voltage to convert the variable voltages VRb and VRc. To generate.

このように、正側電流値設定回路100aは、設定に応じた可変電圧VRa,VRdを生成することで、図6のpMOSトランジスタMP1に流れる電流と、nMOSトランジスタMN5に流れる電流を可変制御する。同様に、負側電流値設定回路100bは、設定に応じた可変電圧VRb,VRcを生成することで、図6のnMOSトランジスタMN1に流れる電流と、pMOSトランジスタMP5に流れる電流を可変制御する。 In this way, the positive side current value setting circuit 100a variably controls the current flowing through the pMOS transistor MP1 and the current flowing through the nMOS transistor MN5 in FIG. 6 by generating variable voltages VRa and VRd according to the setting. Similarly, the negative side current value setting circuit 100b variably controls the current flowing through the nMOS transistor MN1 and the current flowing through the pMOS transistor MP5 in FIG. 6 by generating variable voltages VRb and VRc according to the setting.

なお、ここでは、可変電圧VRa,VRdを同一の正側電流値設定回路100aで生成し、可変電圧VRb,VRcを同一の負側電流値設定回路100bで生成したが、それぞれ独立の電流値設定回路を設けてもよい。また、厳密には、各可変電圧VRa,VRb,VRc,VRdは、適宜レベルシフトされたのち図6の対応するトランジスタ(MN3,MP3,MP5,MN5)に印加される。例えば、図7の可変電圧VRcは、内部電源電圧VDDを基準としたゲート・ソース間電圧として生成されるため、基準電源GNDを基準としたゲート・ソース間電圧となるようにレベルシフトされたのちpMOSトランジスタMP5に印加される。 Here, the variable voltages VRa and VRd are generated by the same positive side current value setting circuit 100a, and the variable voltages VRb and VRc are generated by the same negative side current value setting circuit 100b, but the current values are set independently of each other. A circuit may be provided. Strictly speaking, the variable voltages VRa, VRb, VRc, and VRd are appropriately level-shifted and then applied to the corresponding transistors (MN3, MP3, MP5, MN5) in FIG. For example, since the variable voltage VRc in FIG. 7 is generated as a gate-source voltage based on the internal power supply voltage VDD, the level is shifted so as to be a gate-source voltage based on the reference power supply GND. It is applied to the pMOS transistor MP5.

《超音波診断装置の概略構成》
図8は、本発明の実施の形態1による超音波診断装置の構成例を示す概略図である。図8の超音波診断装置は、超音波振動子4を搭載する超音波プローブ12と、超音波プローブ12にケーブル8を介して結合され、超音波プローブ12を制御する超音波診断装置本体6とを有する。超音波診断装置本体6は、筺体内部に、例えば、装置全体の制御を行うCPU(Central Processor Unit)と、記憶装置と、外部装置と通信するための通信IF(IF:InterFace)装置とを有する。記憶装置は、CPUが実行するプログラム等を記憶するHDD(Hard Disk Drive)や、処理するデータを一時記憶するRAMなどである。
<< Outline configuration of ultrasonic diagnostic equipment >>
FIG. 8 is a schematic view showing a configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 8 includes an ultrasonic probe 12 equipped with an ultrasonic transducer 4 and an ultrasonic diagnostic apparatus main body 6 which is coupled to the ultrasonic probe 12 via a cable 8 to control the ultrasonic probe 12. Has. The ultrasonic diagnostic apparatus main body 6 has, for example, a CPU (Central Processor Unit) that controls the entire apparatus, a storage device, and a communication IF (IF: InterFace) apparatus for communicating with an external device inside the housing. .. The storage device is an HDD (Hard Disk Drive) that stores a program or the like executed by the CPU, a RAM that temporarily stores data to be processed, or the like.

また、超音波診断装置本体6は、筐体内部に、例えば、各種の電源回路と、超音波プローブ12からの信号を画像処理する画像処理回路とを有する。また、超音波診断装置本体6は、例えば、キーボードやマウス等の入力装置と、液晶ディスプレイ装置等の出力装置とを有する。入力装置は、例えば、液晶ディスプレイ装置に設けられたタッチパネルであってもよい。超音波診断装置本体6は、底面に取り付けられたキャスタ等により、床面上を自在に移動可能な構造となっている。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 6 has, for example, various power supply circuits and an image processing circuit for image processing signals from the ultrasonic probe 12 inside the housing. Further, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 6 has, for example, an input device such as a keyboard and a mouse, and an output device such as a liquid crystal display device. The input device may be, for example, a touch panel provided on the liquid crystal display device. The ultrasonic diagnostic apparatus main body 6 has a structure that can be freely moved on the floor surface by a caster or the like attached to the bottom surface.

このような構成において、図8の例では、図1の送信回路1は、超音波診断装置本体6に搭載される。送信回路1からの送信信号は、ケーブル8を介して超音波プローブ12に伝送される。 In such a configuration, in the example of FIG. 8, the transmission circuit 1 of FIG. 1 is mounted on the ultrasonic diagnostic apparatus main body 6. The transmission signal from the transmission circuit 1 is transmitted to the ultrasonic probe 12 via the cable 8.

《実施の形態1の主要な効果》
以上、実施の形態1の方式を用いることで、代表的には、図2や図4の高電圧単波送信信号を簡素な制御で生成することが可能になる。具体的には、特許文献1〜特許文献3の方式と異なりDACを用いない方式であるため、高い頻度での複雑な制御が不要となる。例えば、図2のプレ処理(時間t1〜t2)の期間において、DACを用いる場合には、第1の傾きを実現するためサンプリング周期毎に高頻度でディジタル信号を生成する必要がある。一方、図1の構成を用いる場合には、傾き設定用電流値I1を定め、スイッチ13aを必要な期間オンに制御することで足りる。さらに、図1の送信回路1を用いることで、高頻度でディジタル信号を生成する必要性がなくなることから、消費電力を低減できる場合がある。
<< Main effect of Embodiment 1 >>
As described above, by using the method of the first embodiment, it is possible to typically generate the high voltage single wave transmission signals of FIGS. 2 and 4 with simple control. Specifically, unlike the methods of Patent Documents 1 to 3, a method that does not use a DAC eliminates the need for complicated control at a high frequency. For example, when DAC is used in the period of preprocessing (time t1 to t2) of FIG. 2, it is necessary to generate a digital signal with high frequency in each sampling cycle in order to realize the first inclination. On the other hand, when the configuration of FIG. 1 is used, it is sufficient to set the inclination setting current value I1 and control the switch 13a to be on for a required period. Further, by using the transmission circuit 1 of FIG. 1, it is not necessary to generate a digital signal with high frequency, so that power consumption may be reduced.

(実施の形態2)
《送信回路の概略構成および動作》
図9は、本発明の実施の形態2による超音波振動子の送信回路において、主要部の概略構成例を示す回路図である。図10は、図9の送信回路において、高電圧単波送信信号の生成動作の一例を示す波形図である。図9に示す送信回路1は、図1の構成例と比較して、基準用駆動回路3内に抵抗素子5が追加された構成となっている。抵抗素子5は、基準電源GNDと駆動入力端子7との間に設けられ、前述した第1の傾きに基づく抵抗値を持つ。
(Embodiment 2)
<< Outline configuration and operation of transmission circuit >>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a schematic configuration example of a main part in the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a waveform diagram showing an example of a high voltage single wave transmission signal generation operation in the transmission circuit of FIG. The transmission circuit 1 shown in FIG. 9 has a configuration in which a resistance element 5 is added to the reference drive circuit 3 as compared with the configuration example of FIG. The resistance element 5 is provided between the reference power supply GND and the drive input terminal 7, and has a resistance value based on the above-mentioned first inclination.

図10に示す動作は、図2に示した動作と比較して、ポスト処理(時間t5〜t6)の動作が異なっている。図2のポスト処理は、各可変電流源(少なくとも11b)を傾き設定用電流値I1に設定した状態でスイッチ14bをオンに制御することで行われたが、図10のポスト処理では、特に能動的な制御は行われない。この場合、駆動入力端子7の電圧は、抵抗素子5の抵抗値および超音波振動子4の容量によって定まる傾き(時定数)で、基準電源GNDに向けて自動的に戻る。 The operation shown in FIG. 10 is different from the operation shown in FIG. 2 in the post processing (time t5 to t6) operation. The post-processing of FIG. 2 was performed by controlling the switch 14b to be turned on with each variable current source (at least 11b) set to the tilt setting current value I1, but the post-processing of FIG. 10 is particularly active. No control is performed. In this case, the voltage of the drive input terminal 7 automatically returns to the reference power supply GND with a slope (time constant) determined by the resistance value of the resistance element 5 and the capacitance of the ultrasonic vibrator 4.

ここで、例えば、図2や図4の高電圧単波送信信号を生成する場合には、基準用駆動回路3内の可変電流源11a,11bおよびスイッチ14a,14bは、特に必要とされない。したがって、これらの回路を削除することで、回路規模の低減や、制御の更なる簡素化を図れる。ただし、これらの回路は、図5のような矩形波信号を生成する場合に必要とされるため、図9の例では、基準用駆動回路3内に残存している。 Here, for example, when generating the high-voltage single-wave transmission signal of FIGS. 2 or 4, the variable current sources 11a and 11b and the switches 14a and 14b in the reference drive circuit 3 are not particularly required. Therefore, by deleting these circuits, the circuit scale can be reduced and the control can be further simplified. However, since these circuits are required when generating the rectangular wave signal as shown in FIG. 5, in the example of FIG. 9, they remain in the reference drive circuit 3.

(実施の形態3)
《超音波診断装置の概略構成》
図11は、本発明の実施の形態3による超音波診断装置の構成例を示す概略図である。図11に示す超音波診断装置は、図8の構成例と異なり、送信回路が超音波プローブ12内に搭載された構成となっている。図11の例では、超音波プローブ12は、2D(Dimension)アレイ振動子12aと、2DアレイIC(Integrated Circuit)12bとを有する。2Dアレイ振動子12aは、超音波プローブ12における人体との接触面において、超音波を発する複数の超音波振動子を有している。当該複数の超音波振動子は、2次元状(平面状)に配置される。送信回路は、2DアレイIC12bに搭載される。
(Embodiment 3)
<< Outline configuration of ultrasonic diagnostic equipment >>
FIG. 11 is a schematic view showing a configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 11 has a configuration in which a transmission circuit is mounted in the ultrasonic probe 12, unlike the configuration example of FIG. In the example of FIG. 11, the ultrasonic probe 12 has a 2D (Dimension) array oscillator 12a and a 2D array IC (Integrated Circuit) 12b. The 2D array oscillator 12a has a plurality of ultrasonic oscillators that emit ultrasonic waves at the contact surface of the ultrasonic probe 12 with the human body. The plurality of ultrasonic vibrators are arranged in a two-dimensional shape (planar shape). The transmission circuit is mounted on the 2D array IC12b.

2DアレイIC12bは、2Dアレイ振動子12aに対向するように配置され、複数の超音波振動子にそれぞれ対応して設けられる複数の制御回路ユニットを有する。例えば、2DアレイIC12b内の1つの制御回路ユニットは、2Dアレイ振動子12a内の1つの超音波振動子と電気的に結合される。当該複数の制御回路ユニットも、2DアレイIC12b内で2次元状に配置される。 The 2D array IC 12b is arranged so as to face the 2D array oscillator 12a, and has a plurality of control circuit units provided corresponding to the plurality of ultrasonic oscillators. For example, one control circuit unit in the 2D array IC 12b is electrically coupled to one ultrasonic oscillator in the 2D array oscillator 12a. The plurality of control circuit units are also arranged two-dimensionally in the 2D array IC12b.

例えば、3次元の診断画像を取得するため、このように、複数の超音波振動子を2次元状に配置する方式が知られている。この場合、超音波プローブ12内に多数の超音波振動子が設けられることになるため、図8のように送信回路1を超音波診断装置本体6に搭載すると、ケーブル8内の配線本数の増大が問題となり得る。そこで、超音波プローブ12内に送信回路1を搭載することで、ケーブル8内の配線本数を可能な限り削減することが有益となる。ただし、超音波プローブ12内に送信回路1を搭載すると、超音波プローブ12の発熱が増大するため、送信回路1の消費電力を低減することが求められる。 For example, in order to acquire a three-dimensional diagnostic image, there is known a method of arranging a plurality of ultrasonic vibrators in a two-dimensional manner in this way. In this case, since a large number of ultrasonic oscillators are provided in the ultrasonic probe 12, if the transmission circuit 1 is mounted on the ultrasonic diagnostic apparatus main body 6 as shown in FIG. 8, the number of wirings in the cable 8 increases. Can be a problem. Therefore, it is beneficial to reduce the number of wirings in the cable 8 as much as possible by mounting the transmission circuit 1 in the ultrasonic probe 12. However, if the transmission circuit 1 is mounted in the ultrasonic probe 12, the heat generation of the ultrasonic probe 12 increases, so that it is required to reduce the power consumption of the transmission circuit 1.

《2DアレイICの概略構成》
図12は、図11における2DアレイICの構成例を示す概略図である。図11の2DアレイIC12bは、図12に示されるように、2次元状(N行M列)に配置される複数の制御回路ユニット40を備え、当該複数の制御回路ユニット40が、同じく2次元状に配置される複数の超音波振動子4をそれぞれ制御する構成となっている。また、2DアレイIC12bにおいて、複数の制御回路ユニット40の周辺には、周辺回路41,42が配置される。
<< Schematic configuration of 2D array IC >>
FIG. 12 is a schematic view showing a configuration example of the 2D array IC in FIG. As shown in FIG. 12, the 2D array IC 12b of FIG. 11 includes a plurality of control circuit units 40 arranged in a two-dimensional manner (N rows and M columns), and the plurality of control circuit units 40 are also two-dimensional. It is configured to control each of a plurality of ultrasonic vibrators 4 arranged in a shape. Further, in the 2D array IC 12b, peripheral circuits 41 and 42 are arranged around the plurality of control circuit units 40.

複数の制御回路ユニット40のそれぞれは、実施の形態1,2に示した送信回路1と、受信回路47と、可変遅延回路48を含む制御回路46とを有する。受信回路47は、超音波振動子4を介して生体からの反射波形を受信し、当該受信信号を制御回路46へ出力する。制御回路46は、超音波振動子4の送受信信号の遅延時間を、可変遅延回路48を用いて適宜制御する。すなわち、制御回路46は、超音波振動子4に与える(受信の場合は与えられる)信号の遅延時間を増減することで、送受信信号の位相を変化させて信号品質(画像)を改善する。 Each of the plurality of control circuit units 40 has a transmission circuit 1 shown in the first and second embodiments, a reception circuit 47, and a control circuit 46 including a variable delay circuit 48. The receiving circuit 47 receives the reflected waveform from the living body via the ultrasonic vibrator 4 and outputs the received signal to the control circuit 46. The control circuit 46 appropriately controls the delay time of the transmission / reception signal of the ultrasonic vibrator 4 by using the variable delay circuit 48. That is, the control circuit 46 changes the phase of the transmitted / received signal to improve the signal quality (image) by increasing / decreasing the delay time of the signal given to the ultrasonic transducer 4 (given in the case of reception).

この時、可変遅延回路48は、周辺回路41,42内の論理回路によって算出される行単位の遅延時間43と列単位の遅延時間44とに基づき、例えば、その加算結果等によって自身の遅延時間を定める。その結果、複数の制御回路ユニット40内の可変遅延回路48は、少なくとも一部において、互いに異なる遅延時間を自身に設定することになる。また、周辺回路41,42の近辺には、図7の電流値設定回路100が設けられる。当該電流値設定回路100は、複数の制御回路ユニット40毎に設けられるのではなく、複数の制御回路ユニット40で共通に設けられ、生成した可変電圧VRa,VRb,VRc,VRdを複数の制御回路ユニット40の送信回路1へ共通に供給する。 At this time, the variable delay circuit 48 has its own delay time based on the delay time 43 in row units and the delay time 44 in column units calculated by the logic circuits in the peripheral circuits 41 and 42, for example, depending on the addition result or the like. To determine. As a result, the variable delay circuits 48 in the plurality of control circuit units 40 set different delay times to themselves, at least in part. Further, the current value setting circuit 100 of FIG. 7 is provided in the vicinity of the peripheral circuits 41 and 42. The current value setting circuit 100 is not provided for each of the plurality of control circuit units 40, but is provided in common for the plurality of control circuit units 40, and the generated variable voltages VRa, VRb, VRc, and VRd are provided in the plurality of control circuits. It is commonly supplied to the transmission circuit 1 of the unit 40.

図13は、図12における制御回路の一部の構成例を示す概略図である。図13の制御回路46は、可変遅延回路48と、各種論理演算回路(ここでは、オア演算回路51,52、インバータ回路53、アンド演算回路54〜57)とを備える。制御回路46には、複数の制御ユニット40の共通信号となる正側制御信号PC、負側制御信号NC、プレ信号ZC、ポスト信号YCおよび正負選択信号XCが入力される。これらの信号は、例えば、超音波診断装置本体6によって生成され、ケーブル8を介して入力される。これらの信号を受けて、制御回路46は、図1のスイッチ13a,13bの制御信号(すなわち図6のスイッチ63a,63bの制御信号Sa,Sb)と、図1のスイッチ14a,14bの制御信号(すなわち図6のスイッチ63c,63dの制御信号Sc,Sd)とを出力する。 FIG. 13 is a schematic view showing a partial configuration example of the control circuit in FIG. The control circuit 46 of FIG. 13 includes a variable delay circuit 48 and various logical operation circuits (here, or operation circuits 51 and 52, inverter circuits 53, and operation circuits 54 to 57). A positive side control signal PC, a negative side control signal NC, a pre-signal ZC, a post signal YC, and a positive / negative selection signal XC, which are common signals of a plurality of control units 40, are input to the control circuit 46. These signals are generated by, for example, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 6 and input via the cable 8. In response to these signals, the control circuit 46 receives the control signals of the switches 13a and 13b of FIG. 1 (that is, the control signals Sa and Sb of the switches 63a and 63b of FIG. 6) and the control signals of the switches 14a and 14b of FIG. (That is, the control signals Sc and Sd of the switches 63c and 63d in FIG. 6) are output.

正側制御信号PCは、図1のスイッチ13aのオン期間を定める信号であり、負側制御信号NCは、図1のスイッチ13bのオン期間を定める信号である。プレ信号ZCおよびポスト信号YCは、それぞれ、前述したプレ処理およびポスト処理の実行期間を定める信号である。正負選択信号XCは、送信信号として、図2か図4の高電圧単波送信信号(すなわち‘L’パルス信号か‘H’パルス信号)を選択する信号である。可変遅延回路48は、正側制御信号PCおよび負側制御信号NCを共に遅延させ、遅延後の正側制御信号PCdおよび負側制御信号NCdを出力する。 The positive side control signal PC is a signal that determines the on period of the switch 13a of FIG. 1, and the negative side control signal NC is a signal that determines the on period of the switch 13b of FIG. The pre-signal ZC and the post-signal YC are signals that determine the execution period of the pre-processing and post-processing described above, respectively. The positive / negative selection signal XC is a signal that selects the high-voltage single-wave transmission signal (that is, the'L'pulse signal or the'H' pulse signal) of FIG. 2 or 4 as a transmission signal. The variable delay circuit 48 delays both the positive control signal PC and the negative control signal NC, and outputs the delayed positive control signal PCd and the negative control signal NCd.

《2DアレイICの概略動作》
図14は、図12の2DアレイICの概略的な動作例を示す波形図である。図14において、チャネルAは、ある制御ユニット40に対応し、チャネルBは、当該制御ユニットとは遅延時間が異なる制御ユニット40に対応する。まず、チャネルAおよびチャネルBの制御回路46は、入力された共通のプレ信号ZCに応じて、共に自身の送信回路1に前述したプレ処理を実行させる。
<< Schematic operation of 2D array IC >>
FIG. 14 is a waveform diagram showing a schematic operation example of the 2D array IC of FIG. In FIG. 14, channel A corresponds to a certain control unit 40, and channel B corresponds to a control unit 40 having a delay time different from that of the control unit. First, the control circuits 46 of the channel A and the channel B both cause their own transmission circuit 1 to execute the above-mentioned pre-processing according to the input common pre-signal ZC.

この例では、図13の制御回路46において、正負選択信号は‘L’パルス信号に対応する‘L’レベルに設定され、プレ信号ZCは、アンド演算回路54およびオア演算回路51を介して制御信号Saとして出力される。その結果、チャネルAおよびチャネルBの送信回路1は、共に、プレ信号ZCの‘H’レベル期間で、傾き設定用電流値I1を用いて駆動入力端子7の電圧を正極電源HVDDに向けて緩やかに上昇させる。その後、図7および図12に示した共通の電流値設定回路100は、プレ信号ZCが‘L’レベルに遷移した段階(すなわちプレ処理を終えた段階)で、駆動電流の電流値を傾き設定用電流値I1からパルス用電流値I2に変更する。 In this example, in the control circuit 46 of FIG. 13, the positive / negative selection signal is set to the'L'level corresponding to the'L' pulse signal, and the pre-signal ZC is controlled via the and arithmetic circuit 54 and the or arithmetic circuit 51. It is output as a signal Sa. As a result, both the transmission circuit 1 of the channel A and the transmission circuit 1 of the channel B gently direct the voltage of the drive input terminal 7 toward the positive electrode power supply H VDD in the'H'level period of the pre-signal ZC by using the tilt setting current value I1. Raise to. After that, the common current value setting circuit 100 shown in FIGS. 7 and 12 tilts and sets the current value of the drive current at the stage where the pre-signal ZC transitions to the'L'level (that is, the stage where the pre-processing is completed). The current value I1 for pulse is changed to the current value I2 for pulse.

一方、制御回路46には、プレ信号ZCに続いて、‘L’パルス信号を生成させるため、それぞれ‘H’パルス信号となる正側制御信号PC、負側制御信号NC、正側制御信号PCが順次入力される。チャネルBの制御回路46は、入力された制御信号に対して所定の遅延を加え、遅延後の正側制御信号PCd、負側制御信号NCd、正側制御信号PCdを順次出力する。一方、チャネルAの制御回路46は、入力された制御信号に対して、例えばチャネルBよりも大きい遅延を加え、遅延後の正側制御信号PCd、負側制御信号NCd、正側制御信号PCdを順次出力する。 On the other hand, in order to generate an'L'pulse signal in the control circuit 46 following the pre-signal ZC, a positive side control signal PC, a negative side control signal NC, and a positive side control signal PC, which are'H' pulse signals, respectively. Are input in sequence. The control circuit 46 of the channel B adds a predetermined delay to the input control signal, and sequentially outputs the positive side control signal PCd, the negative side control signal NCd, and the positive side control signal PCd after the delay. On the other hand, the control circuit 46 of the channel A adds a delay larger than that of the channel B, for example, to the input control signal, and adds the delayed positive control signal PCd, negative control signal NCd, and positive control signal PCd. Output sequentially.

チャネルAおよびチャネルBの制御回路46は、当該遅延後の正側制御信号PCdおよび負側制御信号NCdを用いて自身の送信回路1に前述したパルス印加処理を実行させる。この例では、図13の制御回路46において、遅延後の正側制御信号PCdがオア演算回路51を介して制御信号Saとして出力され、遅延後の負側制御信号NCdがオア演算回路52を介して制御信号Sbとして出力される。その結果、チャネルAおよびチャネルBの送信回路1は、入力された遅延後の正側制御信号PCdおよび負側制御信号NCdに応じて、それぞれ異なるタイミングで、パルス用電流値I2を用いて駆動入力端子7に‘L’パルス信号を印加する。 The control circuit 46 of the channel A and the channel B causes its own transmission circuit 1 to execute the pulse application process described above by using the positive side control signal PCd and the negative side control signal NCd after the delay. In this example, in the control circuit 46 of FIG. 13, the positive side control signal PCd after the delay is output as the control signal Sa via the or arithmetic circuit 51, and the negative control signal NCd after the delay is output via the or arithmetic circuit 52. Is output as a control signal Sb. As a result, the transmission circuits 1 of channel A and channel B are driven and input using the pulse current value I2 at different timings according to the input delay-side positive control signal PCd and negative control signal NCd. An'L' pulse signal is applied to the terminal 7.

チャネルAおよびチャネルBのパルス印加処理が完了すると、チャネルAおよびチャネルBの制御回路46は、入力されたポスト信号YCに応じて、共に自身の送信回路1に前述したポスト処理を実行させる。この例では、図13の制御回路46において、ポスト信号YCは、アンド演算回路56を介して制御信号Sdとして出力される。また、共通の電流値設定回路100は、ポスト信号YCが‘H’レベルに遷移した段階(すなわち全チャネルのパルス印加処理を終えた段階)で、駆動電流の電流値をパルス用電流値I2から傾き設定用電流値I1に変更する。その結果、チャネルAおよびチャネルBの送信回路1は、共に、ポスト信号YCの‘H’レベル期間で、傾き設定用電流値I1を用いて駆動入力端子7の電圧を基準電源GNDに向けて緩やかに下降させる。 When the pulse application processing of channel A and channel B is completed, the control circuits 46 of channel A and channel B both cause their own transmission circuit 1 to perform the above-mentioned post processing in response to the input post signal YC. In this example, in the control circuit 46 of FIG. 13, the post signal YC is output as a control signal Sd via the AND operation circuit 56. Further, the common current value setting circuit 100 sets the current value of the drive current from the pulse current value I2 at the stage where the post signal YC transitions to the'H'level (that is, the stage where the pulse application processing of all channels is completed). Change to the tilt setting current value I1. As a result, both the transmission circuit 1 of the channel A and the transmission circuit 1 of the channel B gently direct the voltage of the drive input terminal 7 toward the reference power supply GND by using the tilt setting current value I1 during the'H'level period of the post signal YC. To descend to.

なお、ここでは、2個のチャネルの例で説明を行ったが、3以上のチャネルでも同様である。この場合、例えば、遅延時間が最大のチャネルは、プレ処理を行ったのち、駆動入力端子7の正極電源HVDDを超音波振動子4の容量で所定の期間保持し、その状態からパルス印加処理を行えばよい。また、ここでは‘L’パルス信号となる高電圧単波送信信号を生成する例で説明を行ったが、正負選択信号XCを‘H’レベルに設定することで、‘H’パルス信号となる高電圧単波送信信号も同様にして生成される。 Although the description has been given here with an example of two channels, the same applies to three or more channels. In this case, for example, the channel having the maximum delay time is preprocessed, and then the positive electrode power supply H VDD of the drive input terminal 7 is held by the capacitance of the ultrasonic transducer 4 for a predetermined period, and the pulse application process is performed from that state. Just do it. Further, here, an example of generating a high-voltage single-wave transmission signal that becomes an'L'pulse signal has been described, but by setting the positive / negative selection signal XC to the'H'level, it becomes an'H' pulse signal. The high voltage single wave transmission signal is also generated in the same manner.

《実施の形態3の主要な効果》
以上、実施の形態3の方式を用いることで、代表的には、実施の形態1等で述べた効果に加えて、複数の超音波振動子4の送受信信号を適宜遅延させながら診断を行う場合であっても、図2や図4の高電圧単波送信信号を簡素な制御で生成することが可能になる。具体的に説明すると、例えば、特許文献1〜特許文献3の方式では、基本的に、1個のDACは1個の超音波振動子4しか制御できないため、例えば、超音波プローブ12内に複数の超音波振動子4と同数のDACを設ける必要がある。その結果、回路規模の増大や、これに伴う消費電力の増大や、場合によっては、ケーブル8内の配線の複雑化を招く恐れがある。
<< Main effect of Embodiment 3 >>
As described above, by using the method of the third embodiment, typically, in addition to the effects described in the first embodiment and the like, when the diagnosis is performed while appropriately delaying the transmission / reception signals of the plurality of ultrasonic vibrators 4. Even so, it becomes possible to generate the high-voltage single-wave transmission signal of FIGS. 2 and 4 with simple control. Specifically, for example, in the methods of Patent Documents 1 to 3, since one DAC can basically control only one ultrasonic oscillator 4, for example, a plurality of ultrasonic probes 12 are contained. It is necessary to provide the same number of DACs as the ultrasonic oscillator 4 of the above. As a result, there is a risk that the circuit scale will increase, the power consumption will increase accordingly, and in some cases, the wiring in the cable 8 will become complicated.

一方、実施の形態3の方式では、DAC方式と異なり、駆動電流の電流値の設定と、その駆動電流の印加期間の設定とを独立して行うことができる。このため、図14等に示したように、電流値設定回路100による駆動電流の設定を共通化した上で、プレ処理およびポスト処理を各チャネルで共通化し、パルス印加処理のみを各チャネル毎に独立して行うようなことが可能になる。これにより、DAC方式の場合のように、電流値の制御をチャネル毎に独立して行う必要性が無くなり、制御の簡素化が図れる。 On the other hand, in the method of the third embodiment, unlike the DAC method, the setting of the current value of the drive current and the setting of the application period of the drive current can be performed independently. Therefore, as shown in FIG. 14 and the like, after standardizing the setting of the drive current by the current value setting circuit 100, the pre-processing and the post-processing are standardized for each channel, and only the pulse application processing is performed for each channel. It becomes possible to do things independently. This eliminates the need to control the current value independently for each channel as in the case of the DAC method, and simplifies the control.

また、電流値設定回路100を共通化できることで、回路規模を低減でき、これに伴い消費電力も低減できる。その結果、超音波プローブ12の発熱を抑制できる。さらに、ケーブル8から入力される信号は、図13および図14に示したような信号で足りる。このため、ケーブル8から入力される信号数を、例えば、各チャネルをケーブル8からの信号で個別に制御するような場合と比較して低減でき、ケーブル8内の配線の複雑化も特に問題とならない。 Further, since the current value setting circuit 100 can be shared, the circuit scale can be reduced, and the power consumption can be reduced accordingly. As a result, the heat generation of the ultrasonic probe 12 can be suppressed. Further, the signal input from the cable 8 may be a signal as shown in FIGS. 13 and 14. Therefore, the number of signals input from the cable 8 can be reduced as compared with the case where each channel is individually controlled by the signal from the cable 8, for example, and the complexity of the wiring in the cable 8 is also a particular problem. It doesn't become.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. It is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. .. Further, it is possible to add / delete / replace other configurations with respect to a part of the configurations of each embodiment.

1 送信回路
2a 正極用駆動回路
2b 負極用駆動回路
3 基準用駆動回路
4 超音波振動子
5 抵抗素子
6 超音波診断装置本体
7 駆動入力端子
8 ケーブル
10a,10b,11a,11b 可変電流源
12 超音波プローブ
13a,13b,14a,14b,63a〜63d スイッチ
40 制御回路ユニット
46 制御回路
48 可変遅延回路
61a,61b カレントミラー回路
100 電流値設定回路
100a 正側電流値設定回路
100b 負側電流値設定回路
GND 基準電源
HVDD 正極電源
HVSS 負極電源
MN nMOSトランジスタ
MP pMOSトランジスタ
NC 負側制御信号
PC 正側制御信号
Sa〜Sd 制御信号
VRa〜VRd 可変電圧
ZC プレ信号
1 Transmission circuit 2a Positive drive circuit 2b Negative drive circuit 3 Reference drive circuit 4 Ultrasonic transducer 5 Resistance element 6 Ultrasonic diagnostic device main unit 7 Drive input terminal 8 Cable 10a, 10b, 11a, 11b Variable current source 12 Super Sonic probe 13a, 13b, 14a, 14b, 63a to 63d Switch 40 Control circuit unit 46 Control circuit 48 Variable delay circuit 61a, 61b Current mirror circuit 100 Current value setting circuit 100a Positive side current value setting circuit 100b Negative side current value setting circuit GND Reference power supply H VDD Positive power supply HVSS Negative power supply MN nMOS transistor MP pMOS transistor NC Negative side control signal PC Positive side control signal Sa to Sd Control signal VRa to VRd Variable voltage ZC pre-signal

Claims (12)

第1の可変電流源および第1のスイッチを含み、前記第1のスイッチのオン期間で、超音波振動子の駆動入力端子を前記第1の可変電流源に基づく駆動電流によって正極電源に向けて駆動する正極用駆動回路と、
第2の可変電流源および第2のスイッチを含み、前記第2のスイッチのオン期間で、前記駆動入力端子を前記第2の可変電流源に基づく駆動電流によって負極電源に向けて駆動する負極用駆動回路と、
前記駆動入力端子を、前記正極電源および前記負極電源の基準となる基準電源に向けて駆動する基準用駆動回路と、
を有する超音波振動子の送信回路であって、
前記送信回路は、
前記正極用駆動回路または前記負極用駆動回路の一方を用いて、前記駆動入力端子の電圧を前記基準電源から前記正極電源または前記負極電源に向けて前記超音波振動子の帯域外の周波数となる第1の傾きで遷移させるプレ処理と、
前記プレ処理の後、前記正極用駆動回路および前記負極用駆動回路を用いて、前記駆動入力端子に所定のパルス幅を持つパルス信号を印加するパルス印加処理と、
を実行する、
超音波振動子の送信回路。
The drive input terminal of the ultrasonic transducer is directed to the positive electrode power supply by the drive current based on the first variable current source, including the first variable current source and the first switch, and during the on period of the first switch. Drive circuit for positive electrode to drive and
For the negative electrode, which includes a second variable current source and a second switch, and drives the drive input terminal toward the negative electrode power supply by a drive current based on the second variable current source during the on period of the second switch. Drive circuit and
A reference drive circuit that drives the drive input terminal toward a reference power source that serves as a reference for the positive electrode power supply and the negative electrode power supply.
A transmission circuit of the ultrasonic transducers that have a,
The transmission circuit
Using either the positive electrode drive circuit or the negative electrode drive circuit, the voltage of the drive input terminal is directed from the reference power source to the positive electrode power source or the negative electrode power source to be a frequency outside the band of the ultrasonic transducer. Pre-processing to transition with the first inclination and
After the pre-processing, a pulse application process of applying a pulse signal having a predetermined pulse width to the drive input terminal by using the positive electrode drive circuit and the negative electrode drive circuit, and
To execute,
Transmission circuit of ultrasonic oscillator.
請求項1記載の超音波振動子の送信回路において、
前記基準用駆動回路は、前記駆動入力端子を、前記超音波振動子の帯域外の周波数となる第2の傾きで前記基準電源に向けて駆動する、
超音波振動子の送信回路。
In the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to claim 1,
The reference drive circuit drives the drive input terminal toward the reference power supply with a second inclination that is a frequency outside the band of the ultrasonic oscillator.
Transmission circuit of ultrasonic oscillator.
請求項2記載の超音波振動子の送信回路において、
前記基準用駆動回路は、第3の可変電流源および第3のスイッチを含み、前記第3のスイッチのオン期間で、前記駆動入力端子を前記第3の可変電流源に基づく駆動電流によって前記基準電源に向けて駆動し、
前記送信回路は、前記パルス印加処理の後、前記基準用駆動回路を用いて、前記駆動入力端子の電圧を、前記第3の可変電流源に基づく前記第2の傾きで前記基準電源に向けて駆動するポスト処理を実行する、
超音波振動子の送信回路。
In the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to claim 2,
The reference drive circuit includes a third variable current source and a third switch, and the drive input terminal is driven by a drive current based on the third variable current source during the on period of the third switch. Drive towards power and
After the pulse application process, the transmission circuit uses the reference drive circuit to direct the voltage of the drive input terminal toward the reference power supply with the second inclination based on the third variable current source. Perform driving post processing,
Transmission circuit of ultrasonic oscillator.
請求項2記載の超音波振動子の送信回路において、
前記基準用駆動回路は、前記基準電源と前記駆動入力端子との間に設けられ、前記第2の傾きに基づく抵抗値を持つ抵抗素子を含む、
超音波振動子の送信回路。
In the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to claim 2,
The reference drive circuit includes a resistance element provided between the reference power supply and the drive input terminal and having a resistance value based on the second inclination.
Transmission circuit of ultrasonic oscillator.
請求項1記載の超音波振動子の送信回路において、
前記正極用駆動回路は、
前記正極電源と前記駆動入力端子の間に電流経路を形成する第1導電型の第1Aトランジスタと、
前記第1Aトランジスタとカレントミラー回路を構成する前記第1導電型の第2Aトランジスタと、
前記第2Aトランジスタと直列に結合される第2導電型の第3Aトランジスタと、
設定に応じた可変電圧を生成する第1の電流値設定回路と、
オンに制御された際に、前記第1の電流値設定回路で生成される前記可変電圧で前記第3Aトランジスタを駆動する前記第1のスイッチと、
を有し、
前記負極用駆動回路は、
前記負極電源と前記駆動入力端子の間に電流経路を形成する前記第2導電型の第1Bトランジスタと、
前記第1Bトランジスタとカレントミラー回路を構成する前記第2導電型の第2Bトランジスタと、
前記第2Bトランジスタと直列に結合される前記第1導電型の第3Bトランジスタと、
設定に応じた可変電圧を生成する第2の電流値設定回路と、
オンに制御された際に、前記第2の電流値設定回路で生成される前記可変電圧で前記第3Bトランジスタを駆動する前記第2のスイッチと、
を有する、
超音波振動子の送信回路。
In the transmission circuit of the ultrasonic oscillator according to claim 1,
The drive circuit for the positive electrode is
A first conductive type first A transistor forming a current path between the positive electrode power supply and the drive input terminal,
The first A transistor, the first conductive type second A transistor constituting the current mirror circuit, and the second A transistor.
A second conductive type third A transistor coupled in series with the second A transistor,
A first current value setting circuit that generates a variable voltage according to the setting, and
The first switch that drives the third A transistor with the variable voltage generated by the first current value setting circuit when controlled to be turned on.
Have,
The drive circuit for the negative electrode is
The second conductive type first B transistor forming a current path between the negative electrode power supply and the drive input terminal,
The first B transistor, the second conductive type second B transistor constituting the current mirror circuit, and the second B transistor.
The first conductive type third B transistor coupled in series with the second B transistor,
A second current value setting circuit that generates a variable voltage according to the setting, and
The second switch that drives the third B transistor with the variable voltage generated by the second current value setting circuit when controlled to be turned on.
Have,
Transmission circuit of ultrasonic oscillator.
複数の超音波振動子と、前記複数の超音波振動子にそれぞれ対応して設けられる複数の制御回路ユニットとを有し、超音波診断装置本体にケーブルを介して結合される超音波プローブであって、
前記複数の制御回路ユニットのそれぞれは、送信回路を備え、
前記送信回路は、
第1の可変電流源および第1のスイッチを含み、前記第1のスイッチのオン期間で、前記超音波振動子の駆動入力端子を前記第1の可変電流源に基づく駆動電流によって正極電源に向けて駆動する正極用駆動回路と、
第2の可変電流源および第2のスイッチを含み、前記第2のスイッチのオン期間で、前記駆動入力端子を前記第2の可変電流源に基づく駆動電流によって負極電源に向けて駆動する負極用駆動回路と、
前記駆動入力端子を、前記正極電源および前記負極電源の基準となる基準電源に向けて駆動する基準用駆動回路と、
を有し、
前記送信回路は、
前記正極用駆動回路または前記負極用駆動回路の一方を用いて、前記駆動入力端子の電圧を前記基準電源から前記正極電源または前記負極電源に向けて前記超音波振動子の帯域外の周波数となる第1の傾きで遷移させるプレ処理と、
前記プレ処理の後、前記正極用駆動回路および前記負極用駆動回路を用いて、前記駆動入力端子に所定のパルス幅を持つパルス信号を印加するパルス印加処理と、
を実行する、
超音波プローブ。
It is an ultrasonic probe that has a plurality of ultrasonic transducers and a plurality of control circuit units provided corresponding to the plurality of ultrasonic transducers, and is coupled to the ultrasonic diagnostic apparatus main body via a cable. hand,
Each of the plurality of control circuit units includes a transmission circuit.
The transmission circuit
The drive input terminal of the ultrasonic transducer is directed to the positive electrode power supply by the drive current based on the first variable current source, including the first variable current source and the first switch, and during the on period of the first switch. Drive circuit for positive electrode and
For the negative electrode, which includes a second variable current source and a second switch, and drives the drive input terminal toward the negative electrode power supply by a drive current based on the second variable current source during the on period of the second switch. Drive circuit and
A reference drive circuit that drives the drive input terminal toward a reference power source that serves as a reference for the positive electrode power supply and the negative electrode power supply.
Have,
The transmission circuit
Using either the positive electrode drive circuit or the negative electrode drive circuit, the voltage of the drive input terminal is directed from the reference power source to the positive electrode power source or the negative electrode power source to be a frequency outside the band of the ultrasonic transducer. Pre-processing to transition with the first inclination and
After the pre-processing, a pulse application process of applying a pulse signal having a predetermined pulse width to the drive input terminal by using the positive electrode drive circuit and the negative electrode drive circuit, and
To execute,
Ultrasonic probe.
請求項6記載の超音波プローブにおいて、
前記複数の制御回路ユニットのそれぞれは、可変遅延回路を含む制御回路を備え、
複数の前記可変遅延回路の少なくとも一部には、互いに異なる遅延時間が予め設定され、
複数の前記制御回路のそれぞれは、
入力された共通のプレ信号に応じて、共に自身の前記送信回路に前記プレ処理を実行させる第1の処理と、
入力された、前記第1のスイッチのオン期間を定める共通の第1の制御信号と、前記第2のスイッチのオン期間を定める共通の第2の制御信号とに応じて、前記第1の制御信号および前記第2の制御信号を自身の前記可変遅延回路で遅延させたのち、当該遅延後の前記第1の制御信号および前記第2の制御信号を用いて自身の前記送信回路に前記パルス印加処理を実行させる第2の処理と、
を実行する、
超音波プローブ。
In the ultrasonic probe according to claim 6,
Each of the plurality of control circuit units includes a control circuit including a variable delay circuit.
At least a part of the plurality of variable delay circuits is preset with different delay times.
Each of the plurality of control circuits
In response to the input common pre-signal, the first process of causing the transmission circuit of its own to execute the pre-process, and
The first control according to the input common first control signal that determines the on period of the first switch and the common second control signal that determines the on period of the second switch. After delaying the signal and the second control signal by its own variable delay circuit, the pulse is applied to its own transmission circuit by using the first control signal and the second control signal after the delay. The second process to execute the process and
To execute,
Ultrasonic probe.
請求項7記載の超音波プローブにおいて、
前記正極用駆動回路は、
前記正極電源と前記駆動入力端子の間に電流経路を形成する第1導電型の第1Aトランジスタと、
前記第1Aトランジスタに流れる電流を可変制御する第1の電流値設定回路と、
を有し、
前記負極用駆動回路は、
前記負極電源と前記駆動入力端子の間に電流経路を形成する第2導電型の第1Bトランジスタと、
前記第1Bトランジスタに流れる電流を可変制御する第2の電流値設定回路と、
を有し、
前記第1の電流値設定回路および前記第2の電流値設定回路は、前記複数の制御回路ユニットで共通に設けられ、前記プレ処理を終えた段階で、電流値を前記プレ処理用から前記パルス印加処理用へ変更する、
超音波プローブ。
In the ultrasonic probe according to claim 7,
The drive circuit for the positive electrode is
A first conductive type first A transistor forming a current path between the positive electrode power supply and the drive input terminal,
A first current value setting circuit that variably controls the current flowing through the first A transistor, and
Have,
The drive circuit for the negative electrode is
A second conductive type first B transistor that forms a current path between the negative electrode power supply and the drive input terminal,
A second current value setting circuit that variably controls the current flowing through the first B transistor, and
Have,
The first current value setting circuit and the second current value setting circuit are commonly provided in the plurality of control circuit units, and when the pre-processing is completed, the current value is changed from the pre-processing to the pulse. Change to application processing,
Ultrasonic probe.
請求項6記載の超音波プローブにおいて、
前記基準用駆動回路は、前記超音波振動子の帯域外の周波数となる第2の傾きで、前記駆動入力端子を、前記基準電源に向けて駆動する、
超音波プローブ。
In the ultrasonic probe according to claim 6,
The reference drive circuit drives the drive input terminal toward the reference power source with a second inclination that is a frequency outside the band of the ultrasonic oscillator.
Ultrasonic probe.
請求項9記載の超音波プローブにおいて、
前記基準用駆動回路は、第3の可変電流源および第3のスイッチを含み、前記第3のスイッチのオン期間で、前記駆動入力端子を前記第3の可変電流源に基づく駆動電流によって前記基準電源に向けて駆動し、
前記送信回路は、前記パルス印加処理の後、前記基準用駆動回路を用いて、前記駆動入力端子の電圧を、前記第3の可変電流源に基づく前記第2の傾きで前記基準電源に向けて駆動するポスト処理を実行する、
超音波プローブ。
In the ultrasonic probe according to claim 9,
The reference drive circuit includes a third variable current source and a third switch, and the drive input terminal is driven by a drive current based on the third variable current source during the on period of the third switch. Drive towards power and
After the pulse application process, the transmission circuit uses the reference drive circuit to direct the voltage of the drive input terminal toward the reference power supply with the second inclination based on the third variable current source. Perform driving post processing,
Ultrasonic probe.
複数の超音波振動子と、前記複数の超音波振動子にそれぞれ対応して設けられる複数の制御回路ユニットとを有する超音波診断装置であって、
前記複数の制御回路ユニットのそれぞれは、送信回路を備え、
前記送信回路は、
第1の可変電流源および第1のスイッチを含み、前記第1のスイッチのオン期間で、前記超音波振動子の駆動入力端子を前記第1の可変電流源に基づく駆動電流によって正極電源に向けて駆動する正極用駆動回路と、
第2の可変電流源および第2のスイッチを含み、前記第2のスイッチのオン期間で、前記駆動入力端子を前記第2の可変電流源に基づく駆動電流によって負極電源に向けて駆動する負極用駆動回路と、
前記駆動入力端子を、前記正極電源および前記負極電源の基準となる基準電源に向けて駆動する基準用駆動回路と、
を有し、
前記送信回路は、
前記正極用駆動回路または前記負極用駆動回路の一方を用いて、前記駆動入力端子の電圧を前記基準電源から前記正極電源または前記負極電源に向けて前記超音波振動子の帯域外の周波数となる第1の傾きで遷移させるプレ処理と、
前記プレ処理の後、前記正極用駆動回路および前記負極用駆動回路を用いて、前記駆動入力端子に所定のパルス幅を持つパルス信号を印加するパルス印加処理と、
を実行する、
超音波診断装置。
An ultrasonic diagnostic apparatus having a plurality of ultrasonic vibrators and a plurality of control circuit units provided corresponding to the plurality of ultrasonic vibrators.
Each of the plurality of control circuit units includes a transmission circuit.
The transmission circuit
The drive input terminal of the ultrasonic transducer is directed to the positive electrode power supply by the drive current based on the first variable current source, including the first variable current source and the first switch, and during the on period of the first switch. Drive circuit for positive electrode and
For the negative electrode, which includes a second variable current source and a second switch, and drives the drive input terminal toward the negative electrode power supply by a drive current based on the second variable current source during the on period of the second switch. Drive circuit and
A reference drive circuit that drives the drive input terminal toward a reference power source that serves as a reference for the positive electrode power supply and the negative electrode power supply.
Have,
The transmission circuit
Using either the positive electrode drive circuit or the negative electrode drive circuit, the voltage of the drive input terminal is directed from the reference power source to the positive electrode power source or the negative electrode power source to be a frequency outside the band of the ultrasonic transducer. Pre-processing to transition with the first inclination and
After the pre-processing, a pulse application process of applying a pulse signal having a predetermined pulse width to the drive input terminal by using the positive electrode drive circuit and the negative electrode drive circuit, and
To execute,
Ultrasonic diagnostic equipment.
請求項11記載の超音波診断装置において、
前記超音波診断装置は、
前記複数の超音波振動子を搭載する超音波プローブと、
前記超音波プローブにケーブルを介して結合され、前記超音波プローブを制御する超音波診断装置本体と、
を有し、
前記複数の制御回路ユニットは、前記超音波プローブに搭載される、
超音波診断装置。
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 11,
The ultrasonic diagnostic apparatus is
An ultrasonic probe equipped with the plurality of ultrasonic transducers and
An ultrasonic diagnostic apparatus main body that is connected to the ultrasonic probe via a cable and controls the ultrasonic probe.
Have,
The plurality of control circuit units are mounted on the ultrasonic probe.
Ultrasonic diagnostic equipment.
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