JPH07178087A

JPH07178087A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH07178087A
Application number: JP32461893A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakamura; 恭大中村; Yoshinao Sorinaka; 由直反中; Yuzo Yoshimoto; 祐三義本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】音響出力を高速、かつ高精度で制御して安全
性を向上させることができ、また、低コスト化を図るこ
とができる。【構成】電源パルス発生手段６は可変電源回路５から
の電源をスイッチングして交流の電源パルスを発生す
る。昇圧手段７は電源パルスをｎ倍に昇圧し、電圧を上
昇させ、駆動回路２の電源に高圧の電源を供給する。電
源パルスが発生した後、送信パルス発生手段３はこれよ
り遅れて１波以上の送信パルスを発生し、駆動回路２に
よって増幅し、駆動パルスを発生する。駆動パルスの出
力が完了した後、電源パルス発生手段６は電源パルスを
停止する。可変電源回路５は昇圧手段７の昇圧比に応じ
た低い電圧を可変するので、高速に切り換え、精度の高
い音響出力制御を行うことができる。昇圧手段７は駆動
パルス周波数以下の周波数を昇圧できる能力があればよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医用分野において生体
情報を映像化するために利用される超音波診断装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は生体内の断層画像情
報、血流情報を映像化するもので、心臓、胎児を初めと
する多くの診断分野で普及している。超音波診断装置は
パルス、またはバースト状の超音波を被検体内に送信
し、被検体内で反射して得られたエコー信号から前述し
たような診断情報を得ている。ところで、送信する超音
波の音響出力は被検体へ影響を及ぼさないレベルに抑え
なければならないが、超音波振動子を駆動するパルスは
１００Ｖ以上の振幅であるために、これを高速に制御す
ることは困難である。しかし、Ｂモードとドプラモード
を同時に得る場合には、ドプラモードでの音響出力が高
くなるため、従来の超音波診断装置としては、特開昭６
２−１１３０６１号、特開平３−２６１４６０号公報に
記載されているような安全性を考慮した構成が知られて
いる。以下、従来の超音波診断装置について図面を参照
しながら説明する。

【０００３】図４は従来の一例における超音波診断装置
を示す概略ブロック図である。図４に示すように、超音
波振動子４０１は駆動回路４０２によって駆動されて超
音波を被検体である生体内に送信し、生体内からのエコ
ー信号を受信する。電源回路４０５から電源を供給され
ている駆動回路４０２の出力電圧Ｖｐはモードによらず
一定である。そして、駆動回路４０２はトリガパルス発
生手段４０４から加えられるトリガパルスにより送信パ
ルス発生手段４０３が発生する低電圧パルスを高電圧パ
ルスＶｔに増幅し、超音波振動子４０１を駆動する。超
音波振動子４０１で受信した生体内からのエコー信号は
増幅器４０６で増幅された後、２つに分かれ、Ｂモード
処理系４０７で対数変換およびＡＭ検波等の処理が行わ
れ、トプラモード処理系４０８で位相検波および速度計
算された後、少なくとも一方は走査変換部４０９でテレ
ビ方式に変換されてモニタ４１０で映像化され、診断に
供される。

【０００４】上記構成において、Ｂモードとドプラモー
ドを同時に得るためには、それぞれの送受信を一定周期
で切り換える必要がある。また、Ｂモードの送受信では
分解能が重要視されるため、１または２波程度の少ない
パルス数で送信が行われ、反対にドプラモードの送受信
では感度が優先されるため、Ｂモードの波数より多い波
数が用いられる。したがって、音響出力はＢモード時よ
りドプラモード時のほうが大きくなることから安全性の
面で配慮が行われている。そのために、図５に示すよう
に、トプラモード時にはデューティを小さくすることに
より、電源電圧Ｖｐを一定としたまま駆動電圧Ｖｔを可
変しなくとも音響出力を安全範囲に抑えるようになって
いる。

【０００５】図６はパルス電圧を可変とする従来の他の
例における超音波診断装置を示す概略ブロック図であ
る。この従来例においては、図５に示す上記従来技術と
同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、異な
る構成について説明する。

【０００６】この従来例においては、図６に示すよう
に、駆動回路４０２の出力に接続した昇圧トランス４１
２で駆動パルスを高電圧に昇圧し、駆動回路４０２に電
源を供給している可変電源回路４１１の出力電圧Ｖｐを
制御することにより、音響出力を安全範囲に抑えるよう
になっている。一般に超音波振動子４０１には数十〜数
百ボルトの駆動パルスを印加しなければならないが、昇
圧トランス４１２の作用によりパルス可変電源回路４１
１が扱う電圧Ｖｐは比較的低電圧であることから電源電
圧を高速に制御することができ、また、音響出力は電源
電圧に比例するため、音響出力を高い精度で制御するこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波診断装置のうち、前者の構成では、Ｂモード
時に比較してドプラモード時の波数が多くなるに従って
デューティを小さく制御するためには高い時間精度が要
求される。加えて、ドプラモードでの送信周波数が高い
場合でも同様に高い時間精度が要求される。更に詳細に
説明すると、超音波診断装置で用いられる最も高い周波
数は一般に１０ＭＨｚであり、Ｂモード時に比べてドプ
ラモード時では４〜８倍に送信波数が使用される。ここ
で、ドプラモード時の音響出力を約１／３にするなら
ば、デューティを１／８とする必要があり、すなわち、
１２ｎｓｅｃという極めて短い高電圧パルスをもって超
音波振動子４０１を駆動しなければならない。したがっ
て、一般に用いられるディジタル部品の精度に迫る時間
精度が要求されるため、確実に安全範囲を確保すること
ができないという問題があった。

【０００８】一方、昇圧トランス４１２を用いた後者の
構成では、トランス４１２の一次側に接続された駆動回
路４０２の出力インピーダンスは２次側では高くなり、
超音波振動子４０１との整合を損ねるため、効率、送信
最大出力の低下を招く。また、高電圧の高周波パルスを
扱うため、トランス４１２には高周波特性がよく、磁気
飽和のない極めて高価なものが必要となり、価格的な面
で問題となっていた。

【０００９】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、音響出力を高速、かつ高精度で制御する
ことができ、したがって、安全性を向上させることがで
き、また、コストを低下させることができるようにした
超音波診断装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の技術的手段は、超音波振動子から被検体に対
して超音波を送信し、被検体内からのエコー信号を上記
超音波振動子により受信し、受信されたエコー信号より
超音波断層処理手段によりＢモード断層像を得ることが
でき、受信されたエコー信号より超音波血流情報処理手
段によりドプラモードにおける血流情報を得ることがで
きるようにした超音波診断装置において、送信トリガパ
ルスによって送信パルスを発生する送信パルス発生手段
と、上記送信パルスを増幅して駆動パルスを上記超音波
振動子へ出力する駆動回路と、出力する電源電圧が可変
である可変電源回路と、この可変電源回路から電源供給
を受け、電源パルスを発生する電源パルス発生手段と、
この電源パルス発生手段が発生した電源パルスを昇圧
し、上記駆動回路の電源に供給する昇圧手段とを備え、
上記電源パルスの発生期間内に上記駆動パルスを発生す
るように構成されたものである。

【００１１】そして、上記技術的手段において、電源パ
ルス発生手段から発生する電源パルスが駆動パルスのパ
ルス幅より長く、複数個のパルス列となるように設定す
る。

【００１２】また、上記技術的手段における昇圧手段と
して、電源パルスを昇圧して出力するトランスと、この
トランスの出力を整流する整流手段とを備えることがで
きる。

【００１３】

【作用】したがって、本発明によれば、電源パルス発生
手段が発生する電源パルスを昇圧手段によって昇圧して
送信パルス発生手段の電源して駆動回路に供給し、電源
パルスの発生期間内に駆動パルスを発生し、駆動パルス
を低い電圧で制御するようにしているので、可変電源回
路は昇圧手段の昇圧比に応じた低い電圧を高速に切り換
え、精度の高い音響出力制御を行うことができる。ま
た、昇圧手段は駆動パルス周波数以下の周波数を昇圧す
ることができる能力があればよい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例における超音波診
断装置を示す概略ブロック図である。

【００１６】図１において、１は被検体である生体に対
して超音波を送信し、生体からのエコー信号を受信する
超音波振動子、２は超音波振動子１を駆動パルスＶｔで
駆動する駆動回路、３はＢモードとドプラモードで異な
る波数の送信パルスを発生する送信パルス発生手段、４
は送受信を行うトリガパルスｔｇを発生するトリガパル
ス発生手段、５はＢモードとドプラモードで異なる電圧
Ｖｐを発生する可変電源回路、６はトリガパルスｔｇに
よりトリガされ、駆動パルスの長さに応じて電源パルス
Ｐを発生する電源パルス発生手段で、可変電源回路５に
よって電源が供給されている。７は電源パルス発生手段
５が発生した電源パルスＰを昇圧し、駆動回路２の電源
として出力する昇圧手段である。

【００１７】８は超音波振動子１が受信したエコー信号
を増幅する増幅器、９は増幅したエコー信号を対数変換
し、ＡＭ検波するＢモード処理系、１０は増幅したエコ
ー信号を位相検波し、速度計算するドプラモード処理
系、１１はＢモード処理系およびドプラモード処理系の
少なくとも一方をテレビ走査方式に一致するように変換
する走査変換部、１２は走査変換部１１の出力をもとに
診断画像を表示するモニタである。

【００１８】以上の構成について、以下、その動作とと
もに、図２に示すタイミングチャートを参照しながら更
に詳細に説明する。

【００１９】トリガパルス発生手段４がトリガパルスｔ
ｇを発生すると、電源パルス発生手段６は可変電源回路
５からの電圧Ｖｐの電源をスイッチングして交流の電源
パルスＰを発生する。このとき、電源パルスＰは電源パ
ルス発生手段６に損失がない限り、可変電源回路５の電
源電圧Ｖｐに等しい。昇圧手段７は電源パルスＰをｎ倍
に昇圧し、電圧を上昇させ、駆動回路２の電源として、
高圧の電源を供給する。電源パルスＰが発生した後、送
信パルス発生手段３はこれより遅れて１波以上の送信パ
ルスを発生し、駆動回路２によって増幅し、駆動パルス
Ｖｔを発生する。駆動パルスＶｔの出力が完了した後、
電源パルス発生手段６は駆動パルスＶｔのパルス幅より
長く、複数個のパルス列である電源パルスＰを停止する
ことにより、駆動回路２への電源供給も止まる。駆動回
路２によって駆動された超音波振動子１は超音波を生体
に送信し、生体内から受信したエコー信号を受信する。
受信されたエコー信号は増幅器８で増幅された後、Ｂモ
ード処理部系９とドプラモード処理系の２つに分かれて
出力される。Ｂモード処理系９では増幅された信号に対
して対数変換およびＡＭ検波等の処理が行われ、ドプラ
処理系１０では増幅された信号に対して位相検波および
速度計算が行われた後、少なくとも一方は走査変換部１
１でテレビ方式に変換された後、モニタ１２で映像化さ
れ、診断に供される。

【００２０】また、図２のタイミングチャートに示すよ
うにＢモード時には送信パルス発生手段３は１ないし２
波の駆動パルスＶｔを発生し、ドプラモード時には送信
パルス発生手段３はＢモード時より多くの波数の駆動パ
ルスＶｔを発生し、可変電源回路５はドプラモード時に
Ｂモード時より電源電圧Ｖｐを下げる。したがって、可
変電源回路５は昇圧手段７の昇圧比に応じた低い電圧を
可変するため、高速に切り換えられる。

【００２１】図３は図１における昇圧手段７の詳細を示
す構成図である。図３において、１３は電源パルス発生
手段６から送出される電源パルスＰを昇圧する昇圧トラ
ンス、１４は昇圧トランス１３で昇圧された電源パルス
を整流する整流回路、１５は整流された電源パルスを平
滑化する平滑回路である。

【００２２】上記構成において、以下、その動作につい
て説明すると、昇圧手段７には電源パルス発生手段６か
ら電源パルスＰが供給され、昇圧トランス１３で昇圧さ
れると、整流回路１４と平滑回路１５で駆動回路２が駆
動パルスＶｔを出力するタイミングに電源を供給する。
電源パルスＰの波数は駆動回路２が駆動パルスＶｔの発
生を終了するまでの期間、出力する必要がある。したが
って、波数の少ないＢモード時では可変電源回路５から
の電圧Ｖｐを上げて電源パルスＰの振幅を高くし、波数
の多いドプラモード時では可変電源回路５からの電圧Ｖ
ｐを下げて電源パルスＰの振幅を低くする。

【００２３】そして、電源パルスＰは駆動パルスＶｔに
比べて周波数が低いため、昇圧手段７の昇圧トランス１
３も低い周波数の昇圧能力があればよい。また、駆動パ
ルスＶｔの電源は平滑回路１５であるコンデンサにより
インピーダンスが低くなり、昇圧トランス１３による電
源インピーダンスの上昇の影響を受けず、昇圧トランス
１３による電源駆動パルスを電圧で制御するので、精度
の高い音響出力制御が可能であり、安全性を向上させる
ことができる。また、昇圧に用いるトランス１３には駆
動パルス周波数以下の周波数を昇圧することできる安価
なもので実現することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
源パルス発生手段が発生する電源パルスを昇圧手段によ
って昇圧して送信パルス発生手段の電源として駆動回路
に供給し、電源パルスの発生期間内に駆動パルスを発生
するようにしているので、可変電源回路は昇圧手段の昇
圧比に応じた低い電圧を高速に切り換え、精度の高い音
響出力制御を行うことができる。また、電源パルスは駆
動パルスに比べて周波数が低いので、昇圧手段も低い周
波数の昇圧能力であればよく、安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における超音波診断装置を示
す概略ブロック図

【図２】同超音波診断装置の主要信号のタイミング図

【図３】同超音波診断装置に用いる昇圧手段を示す構成
図

【図４】従来の一例における超音波診断装置を示す概略
ブロック図

【図５】同超音波診断装置の主要信号のタイミング図

【図６】従来の他の例における超音波診断装置を示す概
略ブロック図

【符号の説明】

１超音波振動子２駆動回路３送信パルス発生手段４トリガパルス発生手段５可変電源回路６電源パルス発生手段７昇圧手段８増幅器９Ｂモード処理系１０ドプラモード処理系１１走査変換部１２モニタ１３昇圧トランス１４整流回路１５平滑回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動子から被検体に対して超音波
を送信し、被検体内からのエコー信号を上記超音波振動
子により受信し、受信されたエコー信号より超音波断層
処理手段によりＢモード断層像を得ることができ、受信
されたエコー信号より超音波血流情報処理手段によりド
プラモードにおける血流情報を得ることができるように
した超音波診断装置において、送信トリガパルスによっ
て送信パルスを発生する送信パルス発生手段と、上記送
信パルスを増幅して駆動パルスを上記超音波振動子へ出
力する駆動回路と、出力する電源電圧が可変である可変
電源回路と、この可変電源回路から電源供給を受け、電
源パルスを発生する電源パルス発生手段と、この電源パ
ルス発生手段が発生した電源パルスを昇圧し、上記駆動
回路の電源に供給する昇圧手段とを備え、上記電源パル
スの発生期間内に上記駆動パルスを発生するように構成
された超音波診断装置。
【請求項２】電源パルス発生手段から発生する電源パ
ルスが駆動パルスのパルス幅より長く、複数個のパルス
列である請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】昇圧手段が、電源パルスを昇圧して出力
するトランスと、このトランスの出力を整流する整流手
段とを備えた請求項１または２記載の超音波診断装置。