JPS605137A - 電子走査形超音波断層装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子走査形超音波断層装置（以下、「超音波断
層装置」という）に関し、特に双方向送受波器および送
受共用整相器を用いて構成を簡略化した超音波断層装置
に関するものである。

〔発明の背景〕

超音波断層装置は、配列振動子の振幅１位相を制御する
ことによって超音波ビームを移動させ、直線状まだは扇
形状の走査を行って対象物体の断層撮影を行うものであ
る。なお、本発明が対象とするのは前者の直線状に走査
を行う超音波断層装置である。

従来の超音波断層装置の構成を第１図に基づいて説明す
る。

第１図において、１は配列振動子、２は上記配列振動子
１の内から送受波口径を決定する所定数の振動子を選択
する第１切換器、３Ａは送波１駆動回路、３Ｂは受波信
号用の」曽幅器、４Ａ、４Ｂはそれぞれ送受波信号のデ
ータ切換を行う第２切換器、５＆、５Ｂは送受波信号の
位相合わせを了テう整相器、６は圧縮・検波器、７は表
示器を示している。

上述の如く構成された従来の超音波断層装置においては
、良く知られているように、配列振動子１の全素子の中
から、第１切換器２によυ前記所定数の振動子を選択し
、これに選択される振動子数に等しい数の送波駆動回路
３Ａおよび受波増幅器３Ｂを割当てていた。また、上記
送波駆動回路３Ｎおよび受波増幅器３Ｂには、それぞれ
第２切換器４Ａ、４Ｂが接続されている。この第２切換
器４Ａ、４Ｂは前記送受波口径の移動に伴ない巡回的に
切換えられるとともに、送受波口径の中心に対して対称
な２素子の送受波信号を共通接続する機能を有するもの
である。従って、整相器５＆。

５Ｂは送受波口径の全素子数の１／２について位相合わ
せを行えば良い。

上述の如く、従来の超音波断層装置においては、送受波
口径の全素子数と同数の送波駆動回路と受波増幅器を配
置するとともに、送波受波別々に第２切換器および整相
器を配置する必要があシ、このだめ、装置規模が大きく
なるとともに、装置のコストアップを招くという問題が
あった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の超音波断層装置における上述の如
き問題を解消し、構成を簡略化して装置を小形化可能と
するとともに、経済性の高い超音波断層装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、超音波断層装置において全配列素子に
送波原動機能と受波増幅機能とを有する双方向性送受波
器を用いるとともに、送受共用整相器および送受共用第
２切換器を用いることにより、低圧切換器により送受波
口径選択を行うとともに送波および受波について同一信
号線を用いるようにしだ点にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。図
において、記号１，２．６および７は第１図に示したと
同じ構成要素を示しておシ、３は双方向性送受波器、４
は送受共用の第２切換器、５は送受共用整相器、８は送
波トリガ入力端子を示している。

配列撮動子１は全素子数ｍ　（ｍ　：正整数）の配列素
子から成り、第１切換器２は上記配列素子中から送受口
径を決定する２ｎ（ｎ；正整数）の素子を選択する機能
を有するものであり、いずれも良く知られているもので
ある。双方向性送受波器３は、後述する如く、互いに逆
方向に送波および受波信号を伝送する機能を有するもの
である。

第３図は上記第１切換器２の構成例を示すものである。

この例は、前記ｎが２の場合、すなわち、送受波口径が
４の場合を、示すものであり、ｍ＝１゜２、・・・・・
・（図では１３まで示しである）は配列素子、Ｓｌ−Ｓ
４は上記第１切換器の出力、２０はリングカウンタを示
している。該リングカウンタ２０は制御信号ＣＫごとに
（１１１１）のパターンが図の右方向に移動する如く構
成されており、上記制御信号ＣＫは超音波ビームを移動
させるごとに発生する信号である。上記リングカウンタ
２０の出力が１１のとき、前記第１の切換器２の出力Ｓ
１〜Ｓ４と配列素子ｍの交差する点（○印）の接点がＯ
Ｎとなる。

第４図は上記双方向性送受波器３の具体的構成例を示す
回路図でちる。図において、Ｆ’ＥＴＩ。

ＦＥＴ２１ｄｔ界効果トランジスタでありＦＥＴ　１は
高圧高速用、ＦＥＴ２は低・電音高周波用でちる。

ＴＩ（はトランジスタ、Ｒ３〜刊９は抵抗、０１〜Ｃ３
はコンデンサ、ＤＩはダイオード、ＩＮは反転回路、■
１は１００■程度の高圧電圧、■２は数ｖ程度の低圧電
圧である。また、１５および１６は入出力端子である。

上述の如く構成したことにより、送波制御信号が端子１
５から入力されると、反転回路ＩＮを経て電界効果トラ
ンジスタＦＥＴＩがＯＮ状態となり、コンデンサＣ１に
蓄積されたエネルギー−１）ｉ端子１６から出力され前
記第１切換器２を経て配列振動子１内の素子を駆動する
。

一方、受波信号は端子１６から入力され、電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ２によシ増幅された後、トランジスタＴ
ＦＬにょジインピーダンス変換されて端子１５から出力
される。

なお、上記双方向性送受波器３を全配列素子数と同数配
置した場合には、電界効果トランジスタＦＥＴ２．）ラ
ンジスタＴＲにバイアス電流を常時流す必要があること
がら、消費峨カが大きくなり、探触子内部の温度上昇が
大きくなるが、これに対しては、例えば、上記醒界効果
トランジスタＦＥＴ２．）ランジスタＴＲの電源Ｖ２を
前記第１切換器２により制御し、送受波口径に対応する
素子数分のバイアス電流を流すようにすれば良い。

第５図は上記送受共用の第２切換器４の構成例を示すも
のである。ｎ　＝　２の場合、位相データはＰ１〜Ｐ４
の４種類であるため、図示される如き構成によシ、これ
を送受波口径の中心対称の２種頃のパターンにすること
ができる。

第６図に上記位相Ｐ１〜Ｐ４に対応する、スイッチＳＷ
Ｉ〜ＳＷ４の接続状況を示した。第６図において接点ａ
、ｂ、・・団・ｈに付した○印は、その接点がＯＮであ
ることを示している。

第７図は上記送受共用整相器５の構成例を示すものであ
る。この例は前記ｎが５の場合を示すものである。図に
おいて、２３は同期して動作する２３Ａ、２３Ｂの２つ
の部分から成る送波・受波切換用２ｔ０１マルチプレク
サであり、制御信号入力端子３１に“１＃が入力される
とき送波状態となり、このとき上記マルチプレクサ２３
内の端子Ｃとｂとが接続され、制御信号が＠０”のとき
は受波状態となり、マルチプレクサ２３内の端子Ｃとａ
とが接続される。また、２４−１〜２４−５は遅延線、
２５−１〜２５−５は８ｔｏｌ　マルチプレクサ、２６
は演算増幅器、３ｏは送波トリガ入力端子、３２は受波
整相信号出力端子である。

まず、送波を行う場合を説明する。前記制御信号入力端
子３１に′″１”が入力し、マルチプレクサ２３の各端
子Ｃとｂとが接続される。送波トリガが端子３０に入力
し、マルチプレクサ２３Ｂ。

遅延線２４−１〜２４−５．マルチプレクサ２５−１〜
２５−５およびマルチプレクサ２３Ａを経て前記第２切
換器４に出方される。ここで、マルチプレクサ２５−１
〜２５−５は送波ビームが収束する如く選択されるもの
とする。

次に、受波の場合を説明する。前記制御信号入力端子３
１に＠０＃が入力し、マルチプレクサ２３の各端子Ｃと
ａとり；接続される。受波信号はマルチプレクサ２３Ａ
のＣ端子に入力し、そのＣ端子を経て直接マルチプレク
サ２３ＢのＣ端子に入力し、更にマルチプレクサ２３８
のＣ端子、遅延線２４−１〜２４−５．マルチプレクサ
２５−１〜２５−５を経て演算増幅器２６に入力される
。

該演算増幅器２６に入力された信号は、互いに加′痒さ
れて出力端子３２に出方され、次段の圧縮・検波回路６
に送られる。

なお、上記説明においては、８ｔｏｌマルチプレクサ２
５−１〜２５−５の制御信号は省略したが、これは、必
要なデータを予め読出し専用メモリに記憶させておき、
これを順次読出すことにより、送受波信号の位相を制御
することができる。

上述の如く構成された本実施例の超音波断層装置の動作
を、第２図に基づいて説明する。

送波トリガ入力端子８に送波トリガを入力すると、上記
送受共用整相器５から、前記送受波口径の１／２に相当
する数の位相データが出力され、第２切換器４に送られ
る。該第２切換器４においては、上記データが前記送受
波口径に相当する数の位相データに変換され、前記第１
切換器２に出力される。第１切換器２により、前記全数
ｍの双方向性送受波器３のうち、前記送受波口径に対応
する２ｎが能動化される。これにより、全数ｍの配列素
子のうち、送受波口径２ｎの素子が選択され駆動されて
送波が行われる。

一方、受波信号は全配列素子ｍから対応する全数ｍの双
方向性送受波器３に送られるが、前述の如く、第１切換
器２によシ選択される双方向性送受波器３の出力のみが
、双方向性送受波器３内の前置増幅器（図示されていな
い）により増幅され、第１切換器２を介して第２切換器
４に入力される。

該第２切換器４においては、上記入力受波信号が、受波
口径の中心対称性により１／２の数となって前記送受共
用整相器５に出力される。上記信号は、該送受共用整相
器５により整相され、整相出力が圧縮・検波回路６に送
られ、表示器７に表示される。

以後、前記第１切換器２によシ順次送受波ロ径を移動す
るとともに、第２切換器４によりデータを巡回的に切換
えることにより、全配列素子の配列方向に超音波ビーム
を電子的に走査することができる。

第２図において、信号線上に○印を付して示した点Ａ、
Ｂ、Ｃは、それぞれ、探触子と装置本体とを接続するケ
ーブル位置およびその信号線本数を示している。例えば
、点Ａにケーブルを配置した場合、すなわち、探触子を
配列撮動子１と双方向性送受波器３とから構成した場合
の信号線本数はｍ１重点区配置した場合、すなわち、探
触子を配列撮動子１．双方向性送受波器３および第１切
換器２から構成した場合の信号線本数は２ｎ、点Ｃに配
置した場合、すなわち、探触子を配列振動子１．双方向
性送受波器３．第１切換器２および第２切換器４から構
成した場合の信号線本数はｎということになる。

通常、ケーブル長は３メ一トル程度必要であるが、この
長さでは浮遊容量が３００１）Ｆ程度存在する。従って
、ケーブルを上記点Ａに配置した場合には、受波時に探
触子の各素子の出力を低インピーダンスで受信するため
、受波感度が得にくくなる。この現象は超音波周波数が
高くなる程顕著になるものである。

しかし、第２図に示した実施例の場合、ケーブルを上記
点Ａ、Ｂ、Ｃに配置すれば、いずれも探触子内に双方向
性送受波器３が存在することになって上記現象が回避で
き、従来装置に比較して感度増加が実現できる。特に、
ケーブルを上記点Ｃに配置すれば、前記第２切換器４ま
でが探触子に内蔵されるため、上記効果に加えて信号線
本数が削減できるという効果がある。

第８図は前記第２切換器４の他の構成例を示すものであ
る。図において、工１〜ＩＩＯは入力端子、０１〜０１
０は出力端子、３５ば４ビツトの制御信号入力端子、４
０は１０人力１出力のアナログマルチプレクサを示して
いる。人力■１〜１１０はワイヤードオアにょシ、図示
される如く、１０個のマルチプレクサ４ｏに接続されて
いる。

上述の如く構成することにより、第９図に示す如く、制
御信号Ｃ０ＮＴが１〜１ｏ（４ビツト）に変化すれば出
力０１〜０１０が巡回的に得られることは明らかである
。すなわち、入力信号１１〜１１０のデータが回転され
て出力０１〜ｏ１ｏに出力することになる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、超音波断層装置にお
いて全配列素子に送波駆動機能と受波増幅機能とを有す
る双方向性送受波器を用りるとともに、送受共用整相器
および送受共用第２切換器を用いることにより、低圧切
換器にょシ送受波ロ径選択を行うとともに送波および受
波について同一１８号線を用いるようにしたので、構成
を簡略化して装置を小形化するとともに、経済性の高い
超音波断層装置を実現することができるという顕著な効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波断層装置の構成を示すブロック図
、第２図は本発明の一実施例である超音波断層装置を示
すブロック図、第３図〜第５図および第７図、第８図は
実施例装置の要部の詳細な構成例を示す図、第６図、第
９図はそれぞれ第５図、第８図に示した手段の動作を説
明するための図である。 １・・・配列撮動子、２・・・第１切換器、３・・・双
方向性送受波器、４・・・送受共用第２切換器、５・・
・送受共用整相器、６・・・圧縮・検波器、７・・・表
示器、８・・・第１図 第３図 Ｚθ 第　４　図 １ 力５図 １５　６　図 第　７　図 ％ｇ　図 ■　ｑ　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 配列撮動子の各素子の振幅９位相を制御することにより
   超音波ビームを収束または偏向させ、かつ、全配列素子
   より送受波口径を選択することにより超音波ビームを移
   動させる電子走査形超音波断層装置において、全配列素
   子に接続された、送波駆動機能と受波増幅機能とを有す
   る双方向性送受波手段と、前記送受波口径を選択する第
   １の低圧切換手段と、該第１の低圧切換手段の出力を入
   力とし、巡回的に回転された出力を得るとともに前記送
   受波口径の中心に対して対称の位置にある２個の素子の
   信号線を共通接続する第２の低圧切換手段と、複数個の
   送波および受波信号の位相合わせを行う送受共用整相手
   段を設けたことを特徴とする電子走査形超音波断層装置
   。