JPS61146236A - 超音波診断装置用電源 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波診断装置用電源に係り、特に複数の振動
子を高圧の半導体スイッチにより上記振動子数より少な
い複数の送受信回路で駆動されるようにし、且つ送信時
のみ高圧を印加するようにし、上記高圧の半導体スイッ
チでの熱の発生を抑制するための超音波診断装置用電源
に関する。

〔従来の技術〕

近時、超音波を用いた超音波診断装置の医学的な応用は
めざましく診断、治療面で広く利用されている。超音波
パルスを生体内に発射させて体内を伝搬する途中の組織
等での反射エコーを検出して表示装置に表示させる超音
波パルス反射型診断装置は良く知られている。このよう
な超音波診断装置では表示方式によって１表示装置にエ
コー振幅を時間軸上に表示するＡモード法と、エコーの
振幅に応じた明るさの強弱で表示することで生体の断層
像を得るＢモード法等があり、探触子である振動子素子
を生体上で走査する方法も種々提案されリニ千走査、サ
ーキュラ走査、アーク走査等がある。電子走査するため
には第４図に示すように圧電素子等の振動子素子１１を
複数近接配置した振動子群を探触子３としこれを振動子
素子と同数の送信増幅器を持つ送信増幅器群６と同数の
受信増幅器を持つ受信増幅器群８に接続し、これら複数
の振動子素子の所定個数５を１組として送信パルス増幅
器群６により同時駆動することで超音波を放射し被検体
１の内部での反射エコーを送信に用いた所定個数５を１
組とした振動子素子で受信し受信増幅器群８で増幅検波
したエコーを表示装置１０に表示する。次の送信は振動
子素子を１個ずらせた位置から新たな所定個数５を１組
とした振動子素子を励振して、同じように表示装置１０
に表示する。制御信号発生器７は上記動作を制御すると
共に探触子の走査と同期して掃引信号発生器９を制御し
て表示装置の時間軸を駆動して被検体の断層像をｆｌて
いる。尚２ば探触子３と被検体１との間に介在した水又
はグリセリン等である。

〔発明が解決しようとする問題〕

上述のような構成の超音波診断装置によって良質の画像
を表示装置に得るにはグレーテングローブの小さい超音
波ビームを被検体に送信する必要があり、この対策とし
て、振動子素子の幅を小ざくして各振動子素子間のピッ
チを小さくする傾向にある。今、第５図示の如く周波数
３．５ＭＩＩＺ　（波長λ−４２８，６μｍ）の振動子
素子１１を複数組合せた探触子３での開口ロー９．８ｍ
、曲率半径Ｒ−１４０１１′ｆｆ＋として振動子素子間
のピッチＰが１．２３顛の場合と、０．４ｍｍの場合で
は音場観測点Ｑ、Ｚａ−９０ｍｍで比較するとピンチ０
．４．１１１の場合はピッチ１゜２３１１ＷＩよりグレ
ーテングローブが１５ｄＢも小さくなる。このために小
さなピンチの探触子が多く用いられている。このような
条件で１２０ｍｍ幅の診断幅を持つ探触子を得るために
は全振動子素子数は０．４ｍｍピンチで計算すると　１
２０１０．４　＝　３００　（１１ｉ１となる。このた
めに、振動子素子１個に対して送受信器を１個宛具備さ
せることは実際の問題として出来ないために電子スイッ
チを介在させて所定数の振動子素子を組とした送受信を
行い、送受信器数を減少させている。

このような探触子での送受信器数は。

２ａ／Ｐ−（２Ｘ９．８）１０．４　＝４９個で約５０
個のスイッチング手段（実際にはマルチプレクサで以後
スイッチング回路をマルチプレクサと記す）を必要とす
る。このマルチプレクサにおいて発生する熱Ｐは上記マ
ルチプレクサに印加する正負電源電圧をＶＰＰ、　Ｖｕ
ｖとし正負電流を昨、。

ＩｐＮとし更にドライブ用パルス印加時のオン抵抗をＲ
ｏいとしピーク電流を１１＋　そのパルスのデユーティ
をＤとすれば。

Ｐ　＝　（ＩＦＰ　Ｘ　ＶＦＰ　＋　ＩＮＮ　Ｘ　ＶＮ
〜＋ＲｏＮ×■♂ｘＤ）で表され、上記正負電流１ｐＰ
、　　ＩＮＮと正負電圧ＶＮＮ、　　Ｖｐｐのカタログ
値から実際の値を求めるとＰ　＝　　（２，５ｍＡ　Ｘ
　８０Ｖ　＋２．０ｍＡ　Ｘ　７０Ｖ→−５０ΩＸ　（
ＩＩＪ’Ｚ）’　Ｘ　　１／２５０　）＝　　（２００
ｍＷ　＋　１４０ｍＷ　＋　１００ｍＷ）＝　４４０ｍ
Ｗ これを５０個使用するために４４０ｍＷ　ｘ　５０個と
なり２２Ｗの電力を消費する。上記した正負電圧■、Ｐ
。

■親は第３図（Ｃ）、　（ｄｉの一点鎖点で示すように
送信時と受信時も常に一定の電圧が印加されているため
に小さな探触子とマルチプレクサを一体化したプローブ
内で発生ずる電力が２２Ｗにも達すると発生する熱量も
多くマルチプレクサや探触子自月の破壊等を招く問題が
あった。

５一 本発明は上記問題点を解決するために、高圧で駆動され
るアナログマルチプレクサに供給する電源電圧を送信時
に高＜シ、受信時は信号電圧が低いので、電源電圧を低
くするように制御してアナログマルチプレクサからの発
熱を減少させ探触子用電源を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、複数個の超音波振動子素子からなる探
触子と、該探触子をアナログマルチプレクサを介して上
記超音波振動子素子数よりは少ない送受信手段に接続し
て該探触子の超音波振動子素子の１群を組として送受信
するようになされた超音波診断装置において、上記アナ
ログマルチプレクサに印加する電源電圧を超音波ビーム
のみ高くシ、他の時刻には低くするように制御してなる
ことを特徴とする超音波診断装置用電源を提供する。

〔作　　用〕

上記した探触子は複数のチタン酸バリウム等の圧電振動
子素子を板状又はアーチ状に配列し、上−６＝ 起振動子素子数より少ない数のシリコンゲートＣＭＯ３
と二重拡散ＭＯＳ等のスイッチング素子で構成されたア
ナログマルチプレクサにより上記振動子素子の適宜数を
組として走査して送受信を行って、上記アナログマルチ
プレクサに加える電源電圧を送信時に大きくシ、他の受
信時には低く制御するようになすため送信タイミング信
号に同期させて電圧を変化させるようになしたものであ
る。

〔実　施　例〕

以下、第１図乃至第３図について本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は本発明の超音波診断装置の系統図であり、第４
及び第５図と同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略するが、探触子３を構成する振動子素子１１ａ、ｌ
ｌｂ・・・ｌｌｎは実際には　３００個からなりこれら
複数（ｎ個）の振動子素子はアナログマルチプレクサ１
２内の０ＭＯ８とＤＭＯ３をモノリシックチップに共在
させたスイッチング手段に接続され、該スイッチング手
段のゲート電極に加えるアドレス信号によりスイッチン
グ手段を制御するようになされ、これらスイッチング手
段は例えば５０組を１単位として第１〜第５０番目のス
イッチング手段を「オン」状態として送受信を行った後
に次は第２番目から第５１番目までの振動子素子を「オ
ン」状態として駆動する。このような走査を順次行って
表示装置上にエコー像を得る。更にアナログマルチプレ
クサ１２は両方向性で上記複数の振動子素子数（ｎ−３
００個）の内で振動子素子数より少ない同時駆動される
数（＋ｎ＝５０個）の送受信増幅器６ａ、６ｂ・・・６
ｍ、８ａ、８ｂ・・・８ｍがアナログマルチプレクサ１
２に接続され、これら送受信増幅器６ａ、６ｂ・−・６
ｍ、８ａ、８ｂ−・８ｍは制御信号発生器７でコントロ
ールされている。

電源回路１３ば上記したアナログマルチプレクサ１２に
正電圧ＶＰＰ並びに負電圧■Ｎｌ、ｌを印加すると共に
制御信号発生器７からのタイミング信号が加えられる。

電源回路１３は第２図に示すように。

制御信号発生器７からのタイミング信号を正相増幅器１
４ａ、及び反転増幅器１４ｂに与えて、正相増幅器１４
ａの出力は第１のバッファ１４Ｃに与えられて端子１５
ａに正電圧ＶＰＰを出力し１反転増幅器１４ｂでは電源
波形を反転した後にバッファ１４ｄを通じて端子１５ｂ
に負電圧Ｖ＋Ｖ厚を出力するような構成となっている。

上記構成の超音波診断装置用電源の動作を第３図を参照
して説明する。

送信増幅器５ａ、５ｂ、５ｃ・・・６ｍには送信を行う
際の送信タイミング信号ＤＳが第３図（ａｌに示すよう
に制御信号発生器７内の図示しない同期信号発生器等か
ら与えられると、第３図（ｂｌに示すように送信タイミ
ング信号ＤＳと同期してピーク値約５０Ｖ程度の両極性
パルスＤＲを発生して振動子素子１１ａ、ｌｌｂ・・・
ｌｌｎを駆動するので１本発明ではこの送信タイミング
信号ＤＳを正相増幅器及び反転増幅器１４ａ、１４ｂに
分岐して与え、正相増幅器１４ａの出力はバッファ１４
ｃに加えて送信タイミング信号ＤＳと同期して第３図（
Ｃ１に示すように両極性パルスＤＲの発生時には電圧の
絶対値が高（なるような正の電圧ＶＰｙＩ端子１．５　
ａに出力する。一方９反転増幅器１４、　ｂは反転増幅
器に与えられた送信タイミング信号ＤＳに基づいて絶対
値電圧が高くなった送信タイミング信号ＤＳ部分の電圧
等は反転されてバッファ１４ｄを介して端子１５ｂに負
電圧ＶＮＮが発生されて第３図ｆｄ）に示すように送信
タイミング信号ＤＳに同期して両極性パルスＤＲが発生
する時刻に電圧の絶対値が高くなるようになり他の期刻
は低くなる。

〔発明の効果〕

本発明の超音波診断装置によれば上記したアナログマル
チプレクサと超音波用の振動子素子からなる探触子を１
体にしてプローブとしてまとめて片手で持てるようにし
ても発熱量が少ないために小型軽量設計が容易となる。

即ち第３図（Ｃ１，（ｄ）で示すように従来一点鎖線１
６．１７で示した正負電源電圧Ｖｐｐ　、　　Ｖ）／＃
は実線１８．１９で示すように送信時のみ電圧ｖＰＰ　
、ＶＮＮを高くし他の受信時には低くするようにしてい
るのでプローブ内の放散熱量は大中に減少させることが
可能となる特徴−１０＝ を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波診断装置の系統図。 第２図は第１図に示す超音波診断装置用電源の系統図。 第３図は第２図の電源の動作説明波形図。 第４図は従来の超音波診断装置の系統図。 第５図は従来の超音波診断装置に用いられる振動子素子
を模式的に示した探触子である。 １・・・被検体。 ３・・・探触子。 ６　、　６　ａ　、　−−−６ｍ・・・送信増幅器。 ７・・・制御信号発生器。 ８．８ａ−−８ｍ・・・受信増幅器。 ９・・・掃引信号発生器。 １０・・・表示装置。 １１、ｌｌａ、−１１ｎ・・・振動子素子。 １２・・・アナログマルチプレクサ。 １３・・・電源回路。 １４ａ・・・正相増幅器。 １４ｂ・・・反転増幅器。 １４ｃ、１４．ｄ・・・第１　及ヒ第２のバッファ。 １５ａ、１５ｂ・・・端子。 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の超音波振動子素子からなる探触子と、該探触子
   を半導体スイッチを介して上記超音波振動子素子数より
   は少ない送受信手段に接続して該探触子の超音波振動子
   素子の１群を組として送受信するようになされた超音波
   診断装置において、上記半導体スイッチに印加する電源
   電圧を超音波送信時のみ高くし、他の時刻には低くする
   ように制御してなることを特徴とする超音波診断装置用
   電源。