JPH02185238A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device

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JPH02185238A
JPH02185238A JP394889A JP394889A JPH02185238A JP H02185238 A JPH02185238 A JP H02185238A JP 394889 A JP394889 A JP 394889A JP 394889 A JP394889 A JP 394889A JP H02185238 A JPH02185238 A JP H02185238A
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preamplifier
main body
probe
cable
connection cable
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若松 立也
Kenichi Nakao
建一 中尾
Hiromichi Kikuchi
弘道 菊地
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Abstract

PURPOSE:To hold the S/N of a received signal high with a simple constitution, to increase an operability and to match a device main body to respective kinds of probes by sharing signal transmission and reception between the device main body and the probe, and a voltage supply from the device main body to a preamplifier with a single cable. CONSTITUTION:A device 10 main body is equipped with a transmitter 16 and a receiver 18, and a driving pulse from the transmitter is sent through a connection cable 12 into an ultrasonic probe 14. The ultrasonic probe is equipped with a vibrator 20 to convert the driving pulse into an ultrasonic wave and a preamplifier 22. Since, the signal is transmitted and received with the single cable between the main body and the ultrasonic probe, a diode 24 for blocking a driving pulse and a diode 26 for blocking an echo signal are interveningly inserted between the cable and preamplifier and between the cable and vibrator, respectively, and a diode 28 for blocking a driving pulse is arranged in the front stage of the receiver. Thereby, all pulses from the main body side are used for a vibrator exciting work, the echo signal reflected from a subject is inputted to the receiver in the main body, the voltage supply to the preamplifier is executed by a power source at the main body side, and it is supplied by the single connection cable.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波診断装置、特に前置増幅器を内蔵したプ
ローブが接続ケーブルを介して装置本体に接続された超
音波診断装置の信号伝送経路の改善に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic device, and particularly to a signal transmission path of an ultrasonic diagnostic device in which a probe with a built-in preamplifier is connected to the main body of the device via a connecting cable. Regarding improvements.

[従来の技術] 超音波ビームを被検体内に送波して被検体内の組織の音
響インピーダンスの差から得られる反射エコーにより断
層画像を形成する超音波診断装置が周知であり、組織に
悪影響を及ぼすことなく内部観察ができる利点を有し、
人体の患部組織診断手段として非常に重要な役割を果た
している。
[Prior Art] Ultrasonic diagnostic equipment that transmits an ultrasound beam into a subject and forms a tomographic image using reflected echoes obtained from differences in acoustic impedance of tissues within the subject is well known, and is known to cause harmful effects on tissues. It has the advantage of allowing internal observation without causing
It plays a very important role as a means of diagnosing affected tissue in the human body.

ところで、こうした超音波診断装置において鮮明で良質
な断層画像を得るための重要な条件として受信信号のS
/N比を十分に高く保持することが挙げられる。
By the way, the S of the received signal is an important condition for obtaining clear and high-quality tomographic images in such ultrasonic diagnostic equipment.
An example of this is to maintain a sufficiently high /N ratio.

このために、従来より種々の工夫がなされているが、特
に有効な手段として超音波プローブ内に前置増幅器を設
け、受信信号を超音波プローブ内で予め増幅した後に接
続ケーブルを介して装置本体側へ送出するという方法が
開発されている。
To this end, various devices have been used in the past, but one particularly effective method is to provide a preamplifier within the ultrasound probe, and after amplifying the received signal within the ultrasound probe, it is sent to the main body of the device via a connecting cable. A method has been developed to send it to the other side.

この手法によれば、超音波プローブと装置本体間の接続
ケーブルが持つ容量の影響で受信信号の特に高周波成分
が減衰してしまうことや、外来雑音の拾い込み等による
S/N比の劣化の防止が可能である。
According to this method, particularly high frequency components of the received signal are attenuated due to the capacitance of the connection cable between the ultrasound probe and the main body of the device, and the S/N ratio is degraded due to the pickup of external noise. Prevention is possible.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、こうしたプローブの前置増幅器内蔵とい
う方法を採用した場合、S/N比の劣化防止が可能とな
る反面、次のような弊害が伴う。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when such a method of incorporating a preamplifier in the probe is adopted, while it is possible to prevent deterioration of the S/N ratio, the following disadvantages occur.

まず、能動素子である前置増幅器には専用の電力供給が
必要となるため、こうした構成をとった場合、電力供給
用導線と、信号送受信用すなわち振動子に駆動パルスを
印加するための導線と、前置増幅器によって増幅された
受信信号を装置本体側へ送出するための導線との少なく
とも計3種類の導線を配設しなければならない。
First, the preamplifier, which is an active element, requires a dedicated power supply, so when such a configuration is adopted, there is a conductor for power supply and a conductor for signal transmission and reception, that is, for applying drive pulses to the vibrator. At least three types of conducting wires must be provided, including a conducting wire for transmitting the received signal amplified by the preamplifier to the main body of the device.

これは必然的に装置本体とプローブとを結ぶ接続ケーブ
ル直径の増大を招き、特に複数個の振動素子を配列した
アレイ型トランスデユーサを用いた場合など、ケーブル
の形状が非常に太くごつごつしたものとなってしまい、
超音波診断装置の性能を左右する重要な要素の1つであ
る操作性を著しく損なう結果となる。
This inevitably leads to an increase in the diameter of the connection cable that connects the device and the probe, especially when using an array type transducer in which multiple vibrating elements are arranged, and the cable is extremely thick and rugged. It became,
This results in a significant loss of operability, which is one of the important factors that determines the performance of an ultrasonic diagnostic apparatus.

こうした問題への対応策として超音波プローブ内に前置
増幅器への電力供給用専用バッテリを備えることも考え
られているが、これは直接的に超音波プローブ自体の大
型化を招くと共にバッテリの寿命による信頼性の低下と
いう不都合を避けられない。そして、これによって電力
供給用の導線は不要となるが、依然として送信及び受信
用の個別の導線が必須であるため、接続ケーブルの直径
減少に寄与するところは少なく、操作性の向上にはさほ
ど役立たない。
As a countermeasure to these problems, it has been considered to provide a dedicated battery for powering the preamplifier inside the ultrasound probe, but this would directly lead to an increase in the size of the ultrasound probe itself and shorten the life of the battery. The inconvenience of reduced reliability cannot be avoided. Although this eliminates the need for conductors for power supply, separate conductors for transmitting and receiving are still required, so it does not contribute much to reducing the diameter of the connecting cable and does not significantly improve operability. do not have.

また、上述したような従来の装置構成では前置増幅器を
プローブ内に設けてとにがく受信信号のS/N比を向上
させて画像の鮮明度を優先させたい場合にはそれなりの
効果が得られる。しがし、超音波診断においてはその診
断対象部位あるいは状況によってこうした受信特性その
ものよりもプローブの小型化を優先させなければならな
いことも多いわけであり、こうした場合にはプローブ内
の構成は必然的に必要最小限の素子だけで済まさなけれ
ばならず、前置増幅器は装置本体側に置かれることとな
る。ところが、従来の装置構成ではこうした状況が考慮
されておらず、装置本体は前置増幅器内蔵型のプローブ
のみを対象とした構造であったためにプローブの種類ご
とに専用の装置本体を備えなければならず、装置本体の
汎用性が非常に低くなってしまうという問題があった。
In addition, with the conventional device configuration as described above, a preamplifier is installed inside the probe, which has some effect when it is desired to improve the S/N ratio of the received signal and give priority to image clarity. It will be done. However, in ultrasonic diagnosis, it is often necessary to prioritize the miniaturization of the probe over the reception characteristics itself depending on the region or situation to be diagnosed, and in such cases, the configuration inside the probe must be Therefore, the preamplifier must be placed in the main body of the device. However, conventional device configurations do not take this situation into account, and the device main body is designed only for probes with built-in preamplifiers, so a dedicated device main body must be provided for each type of probe. First, there was a problem in that the versatility of the device itself was extremely low.

発明の目的 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は簡単な構成で受信信号のS/N比を十分に高く
確保しつつ超音波プローブと装置本体間のケーブル本数
を減少させて操作性を高め、更に前置増幅器内蔵型及び
非内蔵型双方のプローブ型式に対して装置本体が適合し
得る超音波診断装置を提供することにある。
Purpose of the Invention The present invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to reduce the number of cables between the ultrasound probe and the main body of the device while ensuring a sufficiently high S/N ratio of the received signal with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus which has improved operability by reducing the number of noises, and whose main body is compatible with both types of probes, including those with a built-in preamplifier and those without a built-in preamplifier.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために本発明は、送受信器を有し電
源に接続された装置本体と、振動子及び前置増幅器を内
蔵したプローブと、が接続ケーブルを介して駆動パルス
及び超音波エコー信号の授受を行い、所望の生体組織を
断層画像表示する超音波診断装置において、前記プロー
ブは送信時に装置本体から伝送される駆動パルスの前置
増幅器側への流入を阻止して振動子側にのみ供給させる
ために接続ケーブルと前置増幅器との間に介挿された駆
動パルス阻止用ダイオードと、超音波エコー信号を前置
増幅器側にのみ流入させるために接続ケーブルと振動子
との間に介挿されたエコー信号阻止用ダイオードと、を
含み、前記装置本体内の受信器には、前記前置増幅器に
対し並列カスケード方式で接続され、接続ケ、−プルを
介して送給される電圧−電流変換された受信信号を受け
とる増幅器が設けられ、装置本体−プローブ間の信号授
受及び装置本体から前置増幅器への電圧供給を単一の接
続ケーブルで共用可能に構成したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a system in which a device body having a transceiver and connected to a power source, and a probe having a built-in vibrator and preamplifier are connected to each other by a connecting cable. In an ultrasonic diagnostic apparatus that displays a tomographic image of a desired biological tissue by transmitting and receiving driving pulses and ultrasonic echo signals through A drive pulse blocking diode is inserted between the connection cable and the preamplifier to block the ultrasonic echo signal and supply it only to the transducer side, and a drive pulse blocking diode is connected to allow the ultrasonic echo signal to flow only into the preamplifier side. an echo signal blocking diode inserted between the cable and the vibrator; An amplifier is installed to receive the voltage-to-current converted received signal sent through the probe, and a single connection cable can be used for signal exchange between the device body and the probe, as well as voltage supply from the device body to the preamplifier. It is characterized by being configured as follows.

[作用] 以上のように構成される本発明によれば、装置本体側か
ら出力される振動子駆動パルスは接続ケブルー前置増幅
器間に介挿された駆動パルス阻止用ダイオードによって
プローブに内蔵されている前置増幅器側に回り込むこと
なく全て振動子励振作用に供されることになる。
[Function] According to the present invention configured as described above, the transducer drive pulse output from the device main body side is built into the probe by a drive pulse blocking diode inserted between the connecting cable preamplifier. All of this is used for the vibrator excitation action without going around to the preamplifier side.

そして、被検体内の組織から反射してきた超音波エコー
信号は接続ケーブル−振動子間に介挿されたエコー信号
阻止ダイオードによって駆動パルス供給ラインを逆流し
て本体側に向かうことなく必ず前置増幅器を経て所定の
増幅作用を受けた後に接続ケーブルを介して装置本体内
の受信器に入力される。
The ultrasonic echo signal reflected from the tissue inside the subject is prevented from flowing backward through the drive pulse supply line to the main body by an echo signal blocking diode inserted between the connection cable and the transducer, and is always routed to the preamplifier. After being subjected to a predetermined amplification effect, the signal is input to a receiver in the main body of the device via a connecting cable.

そして、プローブに内蔵されている前置増幅器への電圧
供給が受信時に前記接続ケーブル及び駆動パルス阻止用
ダイオードを経て装置本体側の電源により行われる。
Then, during reception, voltage is supplied to the preamplifier built in the probe by the power supply on the device main body side via the connection cable and the drive pulse blocking diode.

この結果、装置本体−プローブ間の駆動パルス及び超音
波エコー信号の授受及び装置本体から前置増幅器への電
圧供給は全て単一の接続ケーブルにより賄われ、最小か
つ簡単な構成によって高性能な超音波診断装置を得るこ
とが可能となる。
As a result, the transmission and reception of drive pulses and ultrasonic echo signals between the device main body and the probe, and the voltage supply from the device main body to the preamplifier are all covered by a single connection cable. It becomes possible to obtain a sonic diagnostic device.

[実施例コ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

なお、図中、前記従来装置と同等の構成要素には同一符
号を付し、その説明は省略する。
In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those of the conventional device, and the explanation thereof will be omitted.

第1図に本発明に係る超音波診断装置の回路構成例を示
す。
FIG. 1 shows an example of the circuit configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

図において、超音波診断装置全体を装置本体、接続ケー
ブル及び超音波プローブに鎖線をもって大きく三分割し
て示し、各部内に含まれる素子の境界を明らかにしてる
In the figure, the entire ultrasonic diagnostic apparatus is shown roughly divided into three parts with dashed lines at the apparatus main body, connection cable, and ultrasonic probe, and the boundaries of elements included in each part are made clear.

本発明装置において特徴的なことは、装置本体−超音波
プローブ間における振動子駆動パルス及び超音波エコー
信号の授受及び超音波プローブに内蔵された前置増幅器
への電圧供給を単一の接続ケーブルをもって実行可能に
構成したことであり、これによってプローブ側に前置増
幅器を内蔵させることによる受信信号の高S/N比確保
と、接続ケーブルの径を最小に抑制して十分な柔軟性を
得ることとを両立させることができ、受信性能と操作性
とを兼ね備えた超音波診断装置を得ることが可能となる
A characteristic feature of the device of the present invention is that a single connection cable is used to transmit and receive transducer drive pulses and ultrasound echo signals between the device main body and the ultrasound probe, and to supply voltage to the preamplifier built into the ultrasound probe. This allows for a high S/N ratio of the received signal by incorporating a preamplifier on the probe side, and sufficient flexibility by minimizing the diameter of the connecting cable. This makes it possible to obtain an ultrasonic diagnostic apparatus that has both reception performance and operability.

装置本体10は送信器16及び受信器18を含み、送信
器16から出力される駆動パルスを接続ケーブル12を
介して超音波プローブ14内に送り込む。
The apparatus main body 10 includes a transmitter 16 and a receiver 18, and sends a driving pulse output from the transmitter 16 into the ultrasound probe 14 via a connection cable 12.

超音波プローブ14は送られてきた駆動パルスを超音波
に変換するための振動子20及び該振動子20を介して
入力される生体内からの超音波エコー信号を装置本体1
0側に送出する前に予め増幅作用を施して高いS/N比
を確保しておくための前置増幅器22とを有する。前述
したように、この前置増幅器22の作用によって生体か
ら反射してきた超音波エコー信号が伝送経路途中で減衰
や、ノイズ混入などによりそのS/N比が低下すること
を有効に回避可能である。
The ultrasonic probe 14 includes a transducer 20 for converting the sent drive pulse into ultrasonic waves, and an ultrasonic echo signal from within the living body inputted via the transducer 20 to the apparatus main body 1.
A preamplifier 22 is provided for amplifying the signal in advance to ensure a high S/N ratio before sending it to the 0 side. As described above, the action of the preamplifier 22 effectively prevents the ultrasonic echo signal reflected from the living body from being attenuated during the transmission path and from reducing its S/N ratio due to noise contamination. .

接続ケーブル12を経て装置本体lo側に入った超音波
エコー信号は受信器18へ入力し、所定の増幅作用を受
けた後、後段の画像表示処理部に出力される。
The ultrasonic echo signal that has entered the apparatus main body lo side via the connection cable 12 is input to the receiver 18, subjected to a predetermined amplification effect, and then output to the subsequent image display processing section.

そして、本発明は装置本体10と、前置増幅器22を内
蔵した超音波プローブ14とが単一の接続ケーブル12
をもって信号の授受を行うことを特徴とし、後述するよ
うにこのための主要な役割を果す駆動パルス阻止用ダイ
オード24及びエコー信号阻止用ダイオード26とがそ
れぞれ接続ケーブル12と前置増幅器22との間及び接
続ケーブル12と振動子20との間に介挿されており、
また受信器18の前段には送信時における駆動パルスの
受信器18内への流入を遮断するための駆動パルス阻止
用ダイオード28が配設されている。
Further, in the present invention, the apparatus main body 10 and the ultrasound probe 14 having a built-in preamplifier 22 are connected by a single connection cable 12.
A driving pulse blocking diode 24 and an echo signal blocking diode 26, which play a major role in this purpose as will be described later, are connected between the connecting cable 12 and the preamplifier 22, respectively. and is inserted between the connection cable 12 and the vibrator 20,
Further, a drive pulse blocking diode 28 is disposed upstream of the receiver 18 to block the drive pulse from flowing into the receiver 18 during transmission.

次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.

まず、送信時において送信器16内の送信用アンブ30
に送信用トリガパルスTpが印加されると高電圧の駆動
パルス、図示例では立ち下がりパルスが該送信用アンプ
30内に発生する。
First, at the time of transmission, the transmitting amplifier 30 in the transmitter 16
When the transmission trigger pulse Tp is applied to the transmission amplifier 30, a high voltage drive pulse, in the illustrated example, a falling pulse, is generated in the transmission amplifier 30.

送信用アンプ30の後段にはその出力から直流部分を除
去するためのキャパシタンス32が挿入されており、こ
の結果第2図のグラフに示すように、図のA点は一10
0Vを超える負の電位に弓き込まれることとなる。
A capacitance 32 is inserted after the transmitting amplifier 30 to remove the DC part from its output, and as a result, as shown in the graph of FIG. 2, point A in the diagram is 110
It will be drawn into a negative potential exceeding 0V.

この時、それまで電源VCCからの十数ボルト程度の電
圧供給によってA点が保たれるとともにこれに伴って通
電状態にあった駆動パルス阻止用ダイオード24及び2
8は瞬間的に非通電状態となる。これにより、前置増幅
器22及び受信器18への駆動パルスの流れ込みがさえ
ぎられ、トランジスタ34及び36は負の高電圧から保
護されることが理解される。
At this time, point A is maintained by the voltage supply of about ten or more volts from the power supply VCC, and the drive pulse blocking diodes 24 and 2, which had been in the energized state,
8 becomes momentarily de-energized. It will be appreciated that this blocks the flow of drive pulses to preamplifier 22 and receiver 18, and protects transistors 34 and 36 from negative high voltages.

一方、エコー信号阻止用ダイオード26のみが前記A点
電位の急激な低下と同時に順方向バイアスとなって通電
し、この結果、送信用アンプ30からの駆動パルスはケ
ーブル12及びエコー信号阻止用ダイオード26を経て
振動子20の電極に印加され、圧電材の励振作用によっ
て超音波パルスビームに変換されて生体内に放射される
On the other hand, only the echo signal blocking diode 26 becomes forward biased and energized at the same time as the potential at point A suddenly decreases, and as a result, the driving pulse from the transmitting amplifier 30 is transmitted to the cable 12 and the echo signal blocking diode 26. It is applied to the electrode of the vibrator 20 through the oscillator 20, and is converted into an ultrasonic pulse beam by the excitation action of the piezoelectric material and radiated into the living body.

なお、図示例においては説明の便宜上単一の振動子に対
応する構成のみを抽出して描いている。
Note that in the illustrated example, only a configuration corresponding to a single vibrator is extracted and drawn for convenience of explanation.

従って、複数個の振動素子からなるアレイ型トランスデ
ユーサのような場合には各素子について同一構成の回路
を並列接続すれば良いことになる。
Therefore, in the case of an array type transducer including a plurality of vibrating elements, it is sufficient to connect circuits having the same configuration in parallel for each element.

前記振動子20の励振時において、トランジスタ34の
ゲートには抵抗R1を介して振動子20の電圧が加えら
れることになるが、ダイオード40及び42によってそ
の順方向電圧(例えば0,7V程度)でクランプされる
ため、駆動パルスによってトランジスタ34が破壊され
るようなことはない。
When the vibrator 20 is excited, the voltage of the vibrator 20 is applied to the gate of the transistor 34 via the resistor R1, but the forward voltage (for example, about 0.7 V) is applied to the gate of the transistor 34 by the diodes 40 and 42. Since the transistor 34 is clamped, the driving pulse will not destroy the transistor 34.

こうした各素子の作用によって送信動作が遂行されるわ
けであり、駆動パルスはその入力対象である振動子20
のみの励振作用を果たし、他の素子への悪影響を及ぼす
ことなくその本来の機能を忠実に果たすことが理解され
る。
The transmission operation is performed by the action of each element, and the drive pulse is transmitted to the vibrator 20 which is the input target.
It is understood that the device only performs an excitation action, and faithfully performs its original function without adversely affecting other elements.

次に受信動作を説明する。Next, the reception operation will be explained.

基本的に本実施例において、電源入力後上述した駆動パ
ルス送信時以外は全て受信状態にあると見なされ、この
時前置増幅器22のトランジスタ34に向けて装置本体
10側の電源vccから抵抗R4、接続ケーブル12及
び駆動パルス阻止用ダイオード24を通してバイアス電
流が供給されている。同様に、受信器1Bのトランジス
タ36には抵抗R4及び駆動パルス阻止用ダイオード2
8を介してバイアス電流が供給されている。
Basically, in this embodiment, after the power is turned on, it is considered to be in the receiving state at all times except for the above-mentioned drive pulse transmission, and at this time, the resistor R4 A bias current is supplied through the connecting cable 12 and the drive pulse blocking diode 24. Similarly, the transistor 36 of the receiver 1B includes a resistor R4 and a driving pulse blocking diode 2.
Bias current is supplied via 8.

既述のように、この受信状態時にA点は数ボルト前後の
直流正電位に保たれており、エコー信号阻止用ダイオー
ド26は逆方向バイアスとなってオフ状態にある。
As described above, in this receiving state, point A is maintained at a positive DC potential of around several volts, and the echo signal blocking diode 26 is biased in the reverse direction and is in an off state.

ここで、生体内における反射物体からの超音波エコー信
号は振動子20で電圧変換を受けるわけであるが、この
受信超音波エコー信号電圧は前記数ボルト程度のA点電
位を超えてオフ状態にあるエコー信号阻止用ダイオード
26を通電させるほどハイレベルではない。
Here, the ultrasonic echo signal from the reflecting object in the living body undergoes voltage conversion by the transducer 20, but the received ultrasonic echo signal voltage exceeds the point A potential of about several volts and turns off. The level is not high enough to energize a certain echo signal blocking diode 26.

従って、エコー信号阻止用ダイオード26はこのエコー
信号電圧変換時にもオフ状態が持続し、受信信号電圧V
sはそのまま抵抗R1を介してトランジスタ34のゲー
トに加えられることになる。
Therefore, the echo signal blocking diode 26 remains off even during this echo signal voltage conversion, and the received signal voltage V
s is directly applied to the gate of the transistor 34 via the resistor R1.

この結果、トランジスタ34のドレインには次式で表さ
れる信号電流が流れ、この電流は接続ケーブル12を通
して前記装置本体10のA点へ流れ込む。
As a result, a signal current expressed by the following equation flows through the drain of the transistor 34, and this current flows into the point A of the device main body 10 through the connection cable 12.

m is≠          ・Vs         
・・・ (1)1+gm−R3 (ただし g、m:トランジスタ34の相互コンダクタ
ンス) 超音波エコー信号はA点からベース接地として機能して
いるトランジスタ36のエミッタに入力することとなる
が、この時駆動パルス阻止用ダイオード28の直列オン
抵抗成分も含めた該トランジスタ36の入力インピーダ
ンスをZ 1tr2とすれば、次の関係が存在する。
m is≠ ・Vs
... (1) 1+gm-R3 (where g, m: mutual conductance of transistor 34) The ultrasonic echo signal will be input from point A to the emitter of transistor 36, which functions as a grounded base, but at this time If the input impedance of the transistor 36 including the series on-resistance component of the drive pulse blocking diode 28 is Z1tr2, the following relationship exists.

I ZItr21 <(R4−(2) ここで、送信用アンプ30は送信期間以外高イインピー
ダンス状態を持続し、受信には影響を与えないものとす
る。
I ZItr21 <(R4-(2)) Here, it is assumed that the transmitting amplifier 30 maintains a high impedance state except during the transmitting period and does not affect reception.

この関係が保持されるならば、信号型?1ytisは全
てトランジスタ36のエミッタに流入するものと考えら
れる。
If this relationship holds, then the signal type? 1ytis is considered to all flow into the emitter of transistor 36.

トランジスタ36は一種の電流−電圧変換器としての役
割を果たし、電流増幅率が十分に大きい場合にはエミッ
タ電流とコレクタ電流とはほぼ等しくなり、この結果コ
レクタ端子に現れる信号電圧VOは Voヨls:R7 In−R7 −・ Vs 1+g1R3・・・(3) と表される。
The transistor 36 plays a role as a kind of current-voltage converter, and when the current amplification factor is sufficiently large, the emitter current and the collector current become almost equal, and as a result, the signal voltage VO appearing at the collector terminal becomes Voyols. :R7In-R7--Vs1+g1R3...(3) It is expressed as follows.

ここで、VQ/Vsを前置増幅器の電圧増幅率Avと定
義すれば、 gffl−R7 v   − 1+gffl 6 R3・・・(4) となる。更に、1〈〈gm−R3という条件の下では Aν 1  井 R3・・・(5) という簡単な式で表すことができる。
Here, if VQ/Vs is defined as the voltage amplification factor Av of the preamplifier, it becomes gffl-R7v-1+gffl6R3...(4). Furthermore, under the condition of 1<<gm-R3, it can be expressed by the simple formula Av 1 R3 (5).

このように、本実施例によれば送信時における駆動パル
スは接続ケーブル12と前置増幅器22との間に介挿さ
れた駆動パルス阻止用ダイオード24によって前置増幅
器22内のトランジスタ34への逆流流入による破壊を
招くことなく所望の供給対象である振動子20のみに印
加され、また生体からの超音波エコー信号は接続ケーブ
ル12と振動子20との間に介設されたエコー信号阻止
用ダイオード26によって必ず前置増幅器22を、介し
て装置本体10側に送り込まれることとなり、更に受信
期間中装置本体10側の電源VCCから何ら問題なく接
続ケーブル12を介して前置増幅器22への電圧供給が
行われる。そして、更に駆動パルス阻止用ダイオード2
8の配設によって送信時における受信器18のトランジ
スタ36への駆動パルスの流入は確実に回避でき、単一
の接続ケーブル12を(1)送信器16から振動子20
への駆動パルス供給、(2)振動子20から受信器18
への超音波エコー信号の伝送、(3)超音波プローブ1
4内の前置増幅器22への装置本体10の電[Vccか
らの電圧供給、の三通りの機能目的を共用させることが
可能となる。
In this way, according to the present embodiment, the drive pulse during transmission is reverse-flowed to the transistor 34 in the preamplifier 22 by the drive pulse blocking diode 24 inserted between the connection cable 12 and the preamplifier 22. The ultrasonic echo signal from the living body is applied only to the vibrator 20, which is the desired supply target, without causing destruction due to the inflow, and the ultrasonic echo signal from the living body is transmitted through an echo signal blocking diode interposed between the connecting cable 12 and the vibrator 20. 26, the voltage is always sent to the device main body 10 side via the preamplifier 22, and furthermore, during the reception period, the voltage is supplied to the preamplifier 22 from the power supply VCC of the device main body 10 side via the connection cable 12 without any problems. will be held. Furthermore, a driving pulse blocking diode 2
8, the inflow of drive pulses into the transistor 36 of the receiver 18 during transmission can be reliably avoided, and a single connection cable 12 can be connected (1) from the transmitter 16 to the transducer 20.
(2) Supplying driving pulses from the transducer 20 to the receiver 18
Transmission of ultrasonic echo signals to (3) ultrasonic probe 1
It is possible to share the three functional purposes of supplying voltage from the power [Vcc] of the device main body 10 to the preamplifier 22 in the preamplifier 22 in the device 4.

この結果、前置増幅器22を超音波プローブ14内に配
設することによる受信信号のS/N比の高レベル確保と
接続ケーブル12を単一とすることによるプローブ14
の操作性向上という従来対立していた両条件を効果的に
満たし得る超音波診断装置を実現し得る。
As a result, by arranging the preamplifier 22 in the ultrasonic probe 14, a high level of S/N ratio of the received signal is ensured, and by using a single connection cable 12, the probe 14
It is possible to realize an ultrasonic diagnostic apparatus that can effectively satisfy the conventionally conflicting conditions of improved operability.

次に、本発明に係る超音波診断装置の第2実施例を第3
図を参照しつつ説明する。本実施例は前記第1実施例と
同一構成の装置本体10を前置増幅器非内蔵型の超音波
プローブに接続した状態を示す。既に述べたように、体
腔内に超音波プローブを挿入しなければならない場合や
手術中の患部モニターの超音波プローブとしては受信性
能を差し置いてもとにかくプローブ自体の物理的スケー
ルを小型化することが第1条件となる。こうした状況の
下では当然プローブ内構成要素は必要最小限に絞られる
ためにプローブ内から前置増幅器は除去されることにな
る。
Next, the second embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described in a third embodiment.
This will be explained with reference to the figures. This embodiment shows a state in which an apparatus main body 10 having the same configuration as the first embodiment is connected to an ultrasound probe without a built-in preamplifier. As already mentioned, in cases where an ultrasound probe must be inserted into a body cavity or used to monitor an affected area during surgery, it is important to downsize the physical scale of the probe itself, regardless of its reception performance. This is the first condition. Under such circumstances, the components within the probe will naturally be reduced to the necessary minimum, so the preamplifier will be removed from the probe.

従来において、プローブ内に前置増幅器を埋設した構造
を取った場合には、それに対応して装置本体側を専用の
回路構成としなければならず、前置増幅器非内蔵型の超
音波プローブとの互換性はなく、プローブ毎に大型で高
価な装置本体が要求されるというのが実情であった。
Conventionally, when a preamplifier is embedded in a probe, the device main body must have a dedicated circuit configuration, making it difficult to compatibility with an ultrasound probe without a built-in preamplifier. The reality is that there is no compatibility, and each probe requires a large and expensive device.

本第2実施例はこうした課題を解決し、同一の装置本体
で前置増幅器内蔵型及び非内蔵型双方のプローブに対す
る汎用性を実現したものである。
The second embodiment solves these problems and achieves versatility for both probes with and without a built-in preamplifier in the same device body.

従って、第3図に係る装置では装置本体10側の回路が
前記第1図と同様であり、超音波プローブ14内省構成
のみが異なっている。
Therefore, in the apparatus shown in FIG. 3, the circuit on the apparatus main body 10 side is the same as that in FIG. 1, and only the internal structure of the ultrasonic probe 14 is different.

この結果、送信時における動作は前記第1図の場合と変
わるところがないため、受信時における動作についての
み説明する。
As a result, since the operation at the time of transmission is the same as that shown in FIG. 1, only the operation at the time of reception will be described.

ベース接地であるトランジスタ36のインピーダンスZ
 Itr2  と振動子20の等画信号源インピーダン
スZtdがl Ztd l >> l Z 1tr2な
る関係にあれば、振動子20からの受信信号は電流is
O形で全てA点に流れ込む。この時、トランジスタ36
のコレクタ端子に現れる電圧VDは VO−i  5−R7−(6) として表すことができる。この場合の電圧増幅率Avは Av  l 井 ・・・ (7) d である。
Impedance Z of transistor 36 whose base is common
If Itr2 and the iso-image signal source impedance Ztd of the vibrator 20 have a relationship such that l Ztd l >> l Z 1tr2, the received signal from the vibrator 20 has a current is
It is all O-shaped and flows into point A. At this time, transistor 36
The voltage VD appearing at the collector terminal of can be expressed as VO-i 5-R7-(6). The voltage amplification factor Av in this case is Av l I... (7) d .

従って、上記(5)式と(7)式からR3たZdl  
lとなるように前記第1図におけるR3を選んでおけば
、前置増幅器内蔵型及び非内蔵型プローブいずれの型式
に対しても信号の増幅率を一定に保持可能である。
Therefore, from the above equations (5) and (7), R3 and Zdl
If R3 in FIG. 1 is selected so as to be l, the signal amplification factor can be maintained constant for both types of probes, those with a built-in preamplifier and those without a built-in preamplifier.

第4図に本発明装置の第3実施例を示す。FIG. 4 shows a third embodiment of the device of the present invention.

本実施例において特徴的なことは、前記第1図における
抵抗R1の代わりにCiを振動子20−トランジスタ3
4間に介設したコンデンサ結合としたことであり、これ
が特に送信時における駆動パルスのパワーが十分に大き
く、かつ前記第1図のように振動子20−トランジスタ
34間に比較的大きな抵抗を挿入しなくても振動子20
を十分に励振可能である場合に受信性能面で効果を発揮
する。
The characteristic feature of this embodiment is that Ci is used instead of the resistor R1 in FIG.
This is because the power of the drive pulse is sufficiently large, especially during transmission, and a relatively large resistance is inserted between the vibrator 20 and the transistor 34 as shown in FIG. Vibrator 20 without
It is effective in terms of reception performance when sufficient excitation is possible.

第5図に本発明装置の第4実施例を示す。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the device of the present invention.

本実施例において特徴的なことは、接続ケーブル12と
受信器18との間にコンデンサC3を介設して交流結合
としたことであり、これによって前記増幅器におけるト
ランジスタ34に流すバイアス電流と装置本体側受信器
におけるトランジスタ36の直流動作点をそれぞれ独立
に選ぶことが可能となり、回路設計が容易になる。
A feature of this embodiment is that a capacitor C3 is interposed between the connection cable 12 and the receiver 18 to provide AC coupling, which allows the bias current flowing through the transistor 34 in the amplifier to It becomes possible to independently select the DC operating points of the transistors 36 in the side receivers, which facilitates circuit design.

第6図に本発明装置の第5実施例を示す。FIG. 6 shows a fifth embodiment of the device of the present invention.

本実施例は正の駆動パルスによって振動子20を励振す
ることを特徴とし、基本的な回路構成は前記第1図に係
る装置と同等である。従って作用効果は第1実施例と変
わるところはない。
This embodiment is characterized in that the vibrator 20 is excited by a positive drive pulse, and the basic circuit configuration is the same as that of the device shown in FIG. 1 above. Therefore, the operation and effect are the same as in the first embodiment.

[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、比較的簡単な構成
により単一の接続ケーブルをもって前置増幅器内蔵型超
音波プローブと装置本体との間で送受信信号の授受及び
装置本体からプローブ内の前置増幅器に対する電圧供給
を実現でき、操作性を損なうことなくS/N比の高い超
音波エコー信号を受信することができ、良質な画像を得
ることが可能である。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, transmission and reception of transmission and reception signals between the preamplifier built-in ultrasound probe and the device main body and the device main body can be performed using a single connection cable with a relatively simple configuration. It is possible to realize a voltage supply to the preamplifier in the probe from the above, and it is possible to receive an ultrasonic echo signal with a high S/N ratio without impairing operability, and it is possible to obtain a high-quality image.

また、前置増幅器内蔵型及び非内蔵型両型式の超音波プ
ローブに対して同一の装置本体を適用することができ、
優れた汎用性を同時に得ることができる。
In addition, the same device main body can be applied to both types of ultrasound probes, one with a built-in preamplifier and one without a built-in preamplifier.
Excellent versatility can be obtained at the same time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の第1実施例を示す回路(1■成図
、 第2図は本発明装置における送受信信号電圧の時間変化
を示すグラフ図、 第3図は本発明装置の第2実施例を示す回路構成図、 第4図は本発明装置の第3実施例を示す回路構成図、 第5図は本発明装置の第4実施例を示す回路(1′4成
図、 第6図は本発明装置の第5実施例を示す回路構成図であ
る。 10・・・装置本体 工2・・・接続ケーブル 14・・・超音波プローブ 16・・・送信器 18・・・受信器 20・・・振動子 22・・・前置増幅器 24・・・駆動パルス阻止用ダイオード26・ エコ 信号阻止用ダイオード。
Fig. 1 is a circuit (1) diagram showing a first embodiment of the device of the present invention, Fig. 2 is a graph showing the time change of the transmitting/receiving signal voltage in the device of the present invention, and Fig. 3 is a diagram of the second embodiment of the device of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the device of the present invention; FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the device of the present invention (1'4 diagram; The figure is a circuit configuration diagram showing a fifth embodiment of the device of the present invention. 10...Device body work 2...Connection cable 14...Ultrasonic probe 16...Transmitter 18...Receiver 20... Vibrator 22... Preamplifier 24... Driving pulse blocking diode 26/Eco signal blocking diode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)送受信器を有し電源に接続された装置本体と、振
動子及び前置増幅器を内蔵したプローブと、が接続ケー
ブルを介して駆動パルス及び超音波エコー信号の授受を
行い、所望の生体組織を断層画像表示する超音波診断装
置において、 前記プローブは、 送信時に装置本体から伝送される駆動パルスの前置増幅
器側への流入を阻止して振動子側にのみ供給させるため
に接続ケーブルと前置増幅器との間に介挿された駆動パ
ルス阻止用ダイオードと、超音波エコー信号を前置増幅
器側にのみ流入させるために接続ケーブルと振動子との
間に介挿されたエコー信号阻止用ダイオードと、を含み
、前記装置本体内の受信器には、前記前置増幅器に並列
カスケード方式で接続され、接続ケーブルを介して送給
される電圧−電流変換された受信信号を受けとる増幅器
が設けられ、装置本体−プローブ間の信号授受及び装置
本体から前置増幅器への電圧供給を単一の接続ケーブル
で共用可能に構成したことを特徴とする超音波診断装置
(1) The main body of the device, which has a transceiver and is connected to a power source, and the probe, which has a built-in transducer and preamplifier, send and receive drive pulses and ultrasonic echo signals via a connecting cable, and target the desired living body. In an ultrasonic diagnostic device that displays tomographic images of tissues, the probe is connected to a connection cable in order to prevent drive pulses transmitted from the device main body during transmission from flowing into the preamplifier side and supply them only to the transducer side. A driving pulse blocking diode inserted between the preamplifier and an echo signal blocking diode inserted between the connection cable and the transducer to allow the ultrasonic echo signal to flow only into the preamplifier side. a diode, and the receiver in the device main body is provided with an amplifier connected to the preamplifier in a parallel cascade manner and receiving a voltage-to-current converted received signal sent via a connecting cable. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that a single connection cable can be used for signal exchange between the apparatus main body and the probe and for voltage supply from the apparatus main body to the preamplifier.
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