JPH01148243A

JPH01148243A - 超音波診断装置の送受波回路

Info

Publication number: JPH01148243A
Application number: JP62307561A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Shinomura; 隆一篠村; Kazuo Takasugi; 高杉　和夫; Yoshikuni Matsunaga; 良国松永
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1989-06-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子走査型超音波診断装置の送受波回路に係
り、特に多数チャンネルの集積化に好適な送受波回路に
関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波診断装置の送受波回路として特開昭５２−
１３１６７９号に記載されたものがある。これはアレー
状に複数個配列された振動子のうち送受波口径を構成す
る素子群を選択しこれらの各素子に印加するドライブパ
ルスを相互に所定時間ずらすことにより所定の位置にフ
ォーカスしたビームを形成し、上記素子群を順次ずらし
て口径移動することにより上記ビームを平行走査して一
画面を形成するものである。第４図（ａ）により説明す
る。

送波タイミングのパルスが端子Ｅに印加されると、ビー
ムをフォーカスするための遅延パルスが送波遅延部３０
より発生し、送波口径に対応した送波ドライバ群１１０
に印加される。第４図（ｂ）は各素子の送波信号の遅延
の様子を示す、該ドライバ１１０の出力は、高耐圧の切
換スイッチ１００により選択された素子１３０に印加さ
れ、超音波ビームを形成する。一方、対象から反射され
、上記素子で受信された信号は、切換スイッチ１００を
通ったあと前置増幅器４０に導かれ受波整相部６ｏにて
整相加算され１画像処理部７０を経てデイスプレー９０
に表示される。前記切換スイッチ１００には、ダイオー
ドスイッチ等が使われるが。

双方向の信号伝送性能が要求されることや１回路の占有
面積も大きいこと、またモノリシックＩＣ化に不向きで
ある等の問題がある。そこですでに本発明者らは特開昭
６２−１４００６５号において、モノリシック集積化に
適合したドライバシステムを提示している。これは、振
動子に一対一対応で切換機能を有した送受波器を設けた
ものであり、その集積化に向いたブロック分割法を示し
た。ここに記載された装置では一つのパルスが印加され
ると振動子ドライブパルスを生じさせており、この入力
パルスには、素子選択と遅延されたフォーカスとの両者
の要素が含まれているが、その構成については触れてい
なかった。また、受信されたエコーは、スイッチを経て
同一ブロックより一つ選択する方式であるため出力が接
続されて、一つの出力端子となっていた。また、ブロッ
ク間の相関をもたない場合、デコーダにより素子選択す
ると、１つのブロックでｍビットの制御を必要とすると
全体でｎＸｍ本の出力を有するデコーダが必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、切換スイッチの機能をドライバに持た
せているが送波フォーカス用の時間概念のパルスと、素
子選択のパルスを別の系統で考えており、ドライバ選択
パルス自体に時間の遅延を持たせる点については配慮さ
れておらず、また、セクタ走査の様に切換を必要としな
い場合への応用についてまで述べられていなかった。

また、ドライバ選択パルスの制御線の増加による回路規
模の増大の問題があった。

本発明の目的は、上記問題点に対し、ドライバ選択パル
スに遅延を持たせ、また、セクタ走査にも応用すると共
に、制御線を少なくしたシステム構成を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、遅延パルスと、素子選択パルスのＡＮＤを
とることにより達成される。またセクタとの共用は、各
ドライバ及びアンプへのスイッチを単独でオン、オフせ
しめ、各々の入出力端子を設けることで達成される。ま
た、制御線の減少は、ブロック間で互いの状態を伝える
構成により達成される。

〔作用〕

送波超音波を集束させるために各チャネル間に相対的な
時間差（位相差）を与えた遅延パルスと口径選択及び口
径移動を実施するための素子選択パルスのＡＮＤをとる
ことにより、素子選択パルスがハイレベル１Ｈ′の（選
択せしめるパルスが生じている）時にのみ、遅延パルス
が出力され、ドライバに印加されドライバパルスを生じ
る。それによって、ドライバパルスに素子選択と、遅延
の要素を含ませることができる。また、アンドに入力す
る遅延パルスの入力端子を各ドライバ毎に設け、受信信
号の出力端子も各素子毎に設けることによって、素子選
択パルスをすべてｔ　Ｈｔにすれば、全素子に各々に適
した遅延パルスを与えることができ、受信信号も単独に
取り出せ、セクタ走査への適用が可能となる６また。各
ブロックで互いの状態を伝達することにより、各ブロッ
クに必要であった制御線数を減少することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。一つ
のブロック６は、第１図（ａ）に示すようにドライバ回
路２と、受波信号選択スイッチ３とアンド回路４と、制
御部５よりなり１Ｍチャンネルで構成される。上記ブロ
ックは、クリアー入力端子ＣＬと、一つの走査線を終了
したことを示すパルスＳの入力端子Ｓと、送波遅延パル
ス入力端子Ｔと、受波のみオフとする信号を入力する端
子Ｃと、振動子への出力端子Ａ　（Ｍコ）と受波出力端
子Ｒ（Ｍコ）と、ブロックの状態を示す、入力端子■並
びに出力端子Ｏｕｔを有する。送波遅延パルスが“Ｈ′
でドライバ回路は駆動されるが、制御部５の出力と送波
タイミングパルスＴとのＡＮＤをとることにより、制御
部５の出力ｃｈｉ〜ｃｈＭでＩ　Ｈｔ　となったチャン
ネルが選択される。

つまりドライズ２が動作するものである。従って、送波
遅延のパルスと振動子選択のパルスとのＡＮＤをとるこ
とにより素子選択パルスに送波遅延の位相制御を含める
ことができるものである。

次に送波出力端子Ａと振動子の接続を第１図（ｂ）に示
す。最大口径Ｎ素子、全素子数ＭＸＮの構成では、ブロ
ックをＮコ用意し、１コのブロックをＭチャンネルで構
成する。最初、各ブロックのｃｈｉが動作する０口径を
１つ移動し、振動子Ｔ１ｘ〜Ｔｚｔが駆動される時には
、ブロックＢ１のｃｈ２が動作し、他は、ｃｈｉが動作
するものである。従って、各ブロックにおいて、必ずひ
とつのチャンネルのみ動作する。

第２図に、各ブロックの接続例を、第３図に制御方法を
示す。これらの図は口径３素子、全素子数９素子の例を
示す、クリア発生部１０より発生したクリアパルスによ
り、各ブロックのｃｈｌに（Ｈｌが立ち、送波タイミン
グパルスＴが入力すると、Ｄｌが選択されＴｌｚｔ　Ｔ
ｚｚ、　Ｔｔａの振動子が駆動される。送波制御部５の
入力ＩにＬ′が入力するとＬ′となっている出力はＬ′
に。

その隣のチャンネルを１Ｈ′にする。従って、Ｔ工ｚ、
　Ｔｔａ、　Ｔａｘを駆動する場合、第１のブロックＢ
１のＩに走査線終了パルス発生部２０より出力されるパ
ルスに同期してＬ′のパルスが入力され、チャンネル１
がローレベルｔ　Ｌ　ｌ　となりチャンネル２がＬ′と
なる。チャンネル１がＬ′となってから５次に走査線終
了パルスが生じた時にＯｕｔにＪ　Ｈｌのフラグを立て
、この出力を、ブロック２のＩ端子に入力することで、
ブロック２において、Ｔｚｌ、　Ｔｔｚ、　Ｔｘｓの終
了時に、チャンネル１をＬ′にチャンネル２をｔ　Ｈｊ
に切換えることができる。同様の動作をブロックＢ３で
も行い、Ｂ３の出力Ｏｕｔを、Ｂ１の入力Ｉに帰還する
ことで、順次、チャンネルをずらすことができるもので
ある。また、受波可変口径においては、受波制御部５０
より各ブロックへ入力する信号Ｃ１がＬ′の時、第１図
（ａ）の送波制御回路の出力ｃｈｉ〜ｃｈ３で選択され
Ｌ′になっているチャンネルの受波スイッチが導通し選
択される。非導通にする場合、信号Ｃ１をＬ′にするこ
とで口径の可変ができるものであり、受波ダイナミック
可変口径に適用できる。ここでブロック“６に受波スイ
ッチ３を含めない場合は、前置増幅器４０、あるいは、
受波整相部６０に同様の動作をもたせることで実現でき
る。

第３図の送波タイミングパルスＴを発生する送波遅延部
３０では、第１０図に示す様にパネル面上の選択スイッ
チによって打ち出し波数を可変にできる。例えば選択ス
イッチを１にすると、単波長打ちし、２では２波長、３
では３波長打をする。

この送波を可能とする回路の実施例を第１１図に示す、
出力段は、ＮＭＯ８を用いたトーテムポール型で、タイ
ミングパルスＴが入力するとプリドライバ回路でＮＭＯ
３ＦＥＴを交互にオン・オフさせ高圧パルスを出力し振
動子に印加する６立ち上り。

下りの速く電流容量の大きなＮＭＯ３ＦＥＴを用いるこ
とによって連続パルスによるスイッチングが可能となる
。また受波信号は、出力段の下側のＮＭＯ３２゜ＮＭＯ
８３をオンさせることにより受波アンプ２００へと導く
ことができる。受波をオフする時は、ＮＭＯ８２をオフ
ニし、ＮＭＯ８４をオンニするこの動作により信号をオ
フさせ、しかもアンプ入力を接地することでクロストー
クを小さくできる。

次にセクタ走査に適用した場合について述べる。

セフタロ怪数分ブロックを設け、各ブロックのチャンネ
ル１のみ使用する。前記リニア走査と異なり、信号Ｆは
′Ｌ＃のままである。従ってクリア入力ＣＬの１Ｌ′→
′Ｈ′の立ち上がりにおいてチャンネル１がＩ　Ｈｊ　
となり選択されるが、Ｆの入力（Ｉ端子）のパルスがＬ
′のままなので。

チャンネル２に移項しない、出力ＯｕｔもＬ′のままで
あるため、ブロックＢ２もチャンネル１のみが選択され
る。ブロックＢ３も同様である。

クリア入力ＣＬがｌ　ＨＪ→１Ｌ′の立ち上がりで、各
ブロックのチャンネル１も非選択となる。上記動作を繰
り返すことにより電子セクタ走査に適用できるものであ
る。

次に、各ブロックで２つのチャンネルを動作させる構成
の第２の実施例を第６図に示す。全素子数１２９ロ径６
素子で構成する。第１の実施例では、ブロックが６個、
ブロックのチャンネル数は、２チヤンネルとなる。従っ
て、ブロックＢ１とブロックＢ４．ブロックＢ２とブロ
ック８５．ブロックＢ３とブロックＢ６を、それぞれま
とめて一つの拡大ブロック７に変更することにより実現
できる。

次に第３の実施例を第７図に示す、送波制御部５におい
て、クリアＣＬが′Ｌ′、入力端チエがＨ′、走査線終
了パルスがＨ′の時、送波制御部５の出力ｃｈｉ〜ｃｈ
Ｍがすべて１Ｈ′となる論理をもたせることにより、全
チャンネルを選択できる。さらに送波タイミングパルス
の入力端子Ｔと、受波制御端子Ｃを各チャンネルに対応
して設けることにより、第７図（ｂ）に示す機外部から
は、みかけ１送受波回路のみのブロックとみなせ、外部
回路により、自由に制御することができるものである。

第一の実施例として用いる場合は、送波タイミングパル
スの入力端子Ｔと、受波制御端子Ｃを、外部にて各々接
続することにより実現できる。

次に送波制御部の論理回路の実施例を第８図に使用する
フリップフロップの動作を第９図に示す。

フリップフロップ１４０のｃｈｉは、ＣＬが１Ｌ′の時
出力Ｑ１は１Ｈ′になる。入力′Ｉ′のクロック立ち上
りで出力Ｑ１は１Ｌ′になり、ＣＬとＡＮＤをとること
により第３図のｃｈｉの動作をする。一方ｃｈ２は、Ｑ
ｔによりプリセットされており、Ｑｘは１Ｈ′である＋
＋　ｃ　ｈ　１が′Ｌ′になり、プリセット（可１）が
Ｈ′になると、２番目のＣＫにてＱｚは１Ｌ′になる。

従って、ＱｌとＱｚのＡＮＤをとることにより第３図の
ａｈ２のパルスを生じる。以下のチャンネルも同様であ
る６次に出力Ｏｕｔについて説明する。４進カウンタ１
９０は、４つパルスを教えて、２発目でキャリーを生じ
、５発目からは、ＣＬが１Ｌ′になるまでカウントしな
い構成である。そのキャリを出力Ｏｕｔとする。ｃｈｌ
については、　ｃｈｉが１Ｌ′の時にオウントを始める
ａ　ｃ　ｈ　２については、ｃｈ２とｃｈｉが′Ｌ′の
時にカウントパルスを生じる。ｃｈ３については、ｃｈ
ｌ、ｃｈ２゜ｃｈ３が１Ｌ１の時にカウントパルスを生
じる。

上記の構成により、第３図の論理を構成できるものであ
る。

以上、−次元配列探触子を用いる超音波診断装置の送受
波回路について述べてきたが、本発明を２次元配列探触
子を用いる装置に適用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、超音波振動子の選択
制御と送波遅延の位相制御が同一にでき。

従来の切換スイッチを除去できる。さらに、ブロック構
成とし、各ブロックに相関を持たせることにより１選択
制御線を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の一実施例のブロック内構成図
、第１図（ｂ）は、配列振動子とブロックの対応図、第
２図は、ブロックを用いた構成図、第３図は、動作タイ
ムチャート、第４図は、従来の構成図、第５図は、セク
タ応用のタイムチャート、第６図は、第２の実施例の拡
大ブロックの構成図、第７図は、第三の実施例のブロッ
ク内構成図である。第８図は、送波制御部の回路例、第
９図は、Ｊ−にフリップフロップ、フリップフロップの
動作状態を示した図、第１０図は第１図の実施例の動作
説明図、第１１図は第１の実施例のドライバ回路の回路
図である。１・・・超音波振動子、２・・・ドライバ回路、３・・
・受波スイッチ、４・・・ＡＮＤ回路、５・・・送波制
御部、６・・・ブロック、７・・・拡大ブロック、１ｏ
・・・クリア発生部、２０・・・走査線終了パルス発生
部、３ｏ・・・送波遅延部、４０・・・前置増幅器、５
０・・・受波制御部、６０・・・受波整相部、７０・・
・画像処理部、９０・・・モニタ、１００・・・切換ス
イッチ、１１０・・・ドライバアレー、１２０・・・切
換スイッチ制御部、１３０・・・第　Ｉ　凹（ｔλ、ン（ｂン第　２　口第　３　図第　４　記（α）（ｂ）第　５　Σ Ｃムｘ　　　　　８６　Ｉ！］７誕ト　　　　　　８

Claims

【特許請求の範囲】１、複数個配列された超音波振動子と該超音波振動子に
対応して設けられたドライバ回路と、受波信号を選択す
る機能を有した回路を具備し、前記振動子の送受信信号
の位相を制御せしめ超音波ビームを形成し超音波断層像
を得る電子走査型超音波診断装置の送受波回路において
、該送受波回路をブロック分割し、前記送波回路の素子
選択を制御するパルスに送波遅延の位相をもたせたこと
を特徴とする超音波診断装置の送受波回路。２、前記ブロック分割された各送受波回路は一つ前のブ
ロックの動作状態により次段ブロックの動作を設定でき
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音
波診断装置の送受波回路。