JPS62112537A - 超音波診断装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は被検体に向って送波された超音波の被検体より
の反射波に基づく受信信号を処理することにより、被検
体の診断に供する超音波診断装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 超音波診断装置においては、超音波の送受波を行う振動
子を有する超音波プローブと、この超音波プローブの振
動子に印加される送信信＠（駆動パルスあるいは励振パ
ルスとも称される）を発生すると共に、振動子からの受
信信号（受信エコー）を処理する装置本体とが、ケーブ
ル（導電線）によって接続されている。

ところで、装置の受信状態時における振動子は、超音波
の反射波を受波して電気信号に変換する働きをするため
、装置本体側からすれば一種の信号源と見ることができ
る。電圧伝達経路における一般的原則からすれば信号損
失の見地より信号源側の出力インピーダンスは低い程よ
いが、振動子の出力インピーダンスは割合に高く、この
ため、ケーブルを含む電圧伝達経路上の分布容量の悪影
響を受け、受信信号の損失が大きく、Ｓ／Ｎ比（信号対
雑音比）が低下する傾向におる。Ｓ／Ｎ比の低下は、可
視化される超音波像の画質低下等の原因になるのはいう
までもない。

そこで従来、Ｓ／Ｎ比のを向上させるために、（１）１
辰動子に印加される送信信号の電圧を上げることにより
超音波の反射波強度を増加させる。（２）共振をとるこ
とによりケーブルの容量と振動子の容量とを相殺し信号
レベルを上げる。などの手段が講じられている。

しかしながら、上記（１）の場合には、被検体特に生体
に向って送波される超音波のパワーが大きくなり生体の
安全性の点で問題がある。超音波のパワーに関しては近
年法的な規制も強まっている。

また、上記（２）の場合には、 （イ）必然的に超音波のパルス幅が広くなり、そのため
に視野深度方向の分解能が低下する。

（ロ）共振により原波形が損われるため、組織識別（Ｔ
ｉｓｓｕｅ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）など
を行う場合に不適切となる。

Ｃ＼）使用する超音波プローブ毎に共振用のコイルを変
えなければならない。

（均　所望のＳ／Ｎ比を得るには共振回路のＱ（尖鋭度
）をある程度高める必要があるが、そうすると、周波数
スペクトラムの高域及び低域が抑圧されるため、方位方
向分解能（スキャン方向分解能）の低下、ペネトレーシ
ョン（視野深度大の部位でのＳ／Ｎ比）の低下を招く。

といった種々の問題点がある。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目
的とすることろは、送信信号の電圧を上げたり共振をと
ったりすることなく、Ｓ／Ｎ比良好な受信信号を装置本
体に取り込むことができる超音波診断装置を提供するこ
とにある。

［発明の概要］ 本発明は、振動子の励振に供される送信信号を低損失で
通過させると共に、振動子からの受信信号を高インピー
ダンスで取り込み、取り込んだ受信信号を低インピーダ
ンスで出力する送受信信号伝達手段を具備し、Ｓ／Ｎ比
の良好な受信信号を装置本体に取り込めるようにしたも
のである。

［発明の実施例］ 以下、本発明を実施例（：、より具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の主要部
を示す回路図であり、１は超音波プローブにおる振動子
、２は送受信信号伝達手段、３は装置本体、４はケーブ
ルである。

超音波プローブは複数の振動子がアレイ状に配列されて
成るものであるが、第１図においてはこのうちの１個の
みを示している。

送受信信号伝達手段２は、超音波プローブにおける撮動
子に対応して設けられたものであり、撮動子１の励振に
供される送信信＠（駆動パルス）を低損失で通過させる
と共に、撮動子１からの受信信号を高インピーダンスで
取り込み、取り込んだ受信信号を低インピーダンスで出
力する機能を有する。このような機能を実現させるため
には種々の回路構成が考えられるが、本実施例において
はコレクタ接地されたトランジスタ（バイポーラ）Ｔｒ
を中心に構成している。すなわち、撮動子１よりの受信
信号（受信エコー）は、互いに直列接続されたダイオー
ドＤ１．Ｄ２を介してトランジスタＴｒのベースに伝達
されるようになっており、トランジスタＴｒのエミッタ
出力はダイオードＤ３及びケーブル４を介して装置本体
３に伝達されるようになっている。抵抗Ｒ１，Ｒ２はＢ
点における電位を決定するためのものであり、この抵抗
Ｒ１，Ｒ２を介して流れる電流によりダイオードＤｌ、
Ｄ２がオンする。ダイオードＤｉ、Ｄ３のカソード間に
は、互いに並列接続されたダイオードＤ４．Ｄ５が設【
プられている。送信信号はダイオードＤ５を介して振動
子１に印加される。ダイオードＤ４は、振動子］の容量
成分に充電された電荷を速やかに放電させるだめのもの
である。ダイオードＤ３のカソードに接続された抵抗Ｒ
３はトランジスタｌｒのエミッタ電流を流すためのもの
である。

また、装置本体３は、送信信号を発生する送信回路、受
信信号を取り込むための受信回路、取り込んだ受信信号
の処理を行う信号処理回路、その処理結果を表示する表
示装置等を有して構成されている。この装置本体の構成
については従来と同様であるため、その詳細な説明を省
略する。

以上構成による実施例装置の作用について説明する。

〈送　信〉 装置本体３における送信回路、具体的にはパルサより出
力された駆動パルスがケーブル４を介して送受信信号伝
達手段２に伝達される。伝達された駆動パルスは送信信
号通過用ダイオードＤ５を通過し、振動子１に印加され
、これにより振動子１から超音波が送波される。駆動パ
ルスの電位は通常数十〜百数十ボルト程度であり、ｖｏ
ｏ、Ｖｏ。

１　＝　ＶＤ［）２は数ボルト程度である。このため、
送信時には、駆動パルスによってダイオードＤ１゜Ｄ３
が逆バイアスされオフ状態となる。それ故、トランジス
タＴｒのベース・エミッタ間に駆動パルスが印加される
ことはなく、トランジスタＴｒの破損防止が図られる。

このような意味でダイオードＤ１．Ｄ３を保護用ダイオ
ードと称する。

以上の送信動作において駆動パルスはダイオードＤ５を
順方向に通過して振動子１に印加されるため、駆動パル
ス（送信信号）の損失は極めて少ない。

く受　信〉 振動子１より送波された超音波の反射波は再び振動子１
により受波され、この超音波受波による受信信号（受信
エコー）が送受信信号伝達手段２に取り込まれる。駆動
パルスが撮動子１に印加されない期間においては、■ｃ
ｃとｖｏｏｉ　、ＶＤＤ２とによるバイアス状態となる
が、このとき、Ａ点とＢ点とが等電位となるため、ダイ
オードＤ４．Ｄ５はオフ状態となる。他方、ダイオード
Ｄ１．Ｄ２は抵抗Ｒ１，Ｒ２を流れる電流により順方向
にバイアスされオン状態となり、また、ダイオードＤ３
はトランジスタｌ’−ｒのエミッタ電流により順方向に
バイアスされてオン状態となる。この結果、トランジス
タｌｒはエミッタフォロワとして動作し、取り込まれた
受信信号に応じてエミッタ電流が変化する。エミッタフ
ォロワ（コレクタ接地）の特徴は入力インピーダンスが
高く（数十にΩ以上）、出力インピーダンスが低い（数
〜数十Ω）ことでおる。尚、電圧利得はほぼ１でおるが
電流利得が大きく、ベース・エミッタ間は同相である。

エミッタ電流の変化は抵抗Ｒ３により電圧の変化に変換
され、ケーブル４を介して装置本体３に伝達される。低
インピーダンスで伝達された受信信号は装置本体３にお
ける受信回路に取り込まれ、信号処理回路における信号
処理に供されることになる。信＠処理は被検体の超音波
像を形成する場合もおるが、被検体の組織識別のための
演算処理を行う場合もめる。

以上の受信動作において、受信信号を低インピーダンス
で伝達するため、ケーブル４等の分布容量による悪影響
を受は難く、信号損失が極めて少ない。このため、高イ
ンピーダンスで受信信号を伝達する従来装置に比べてＳ
／Ｎ比が向上する。

振動子１と送受信信号伝達手段２の入力端とを結ぶ導電
路は、（辰動子１の出力インピーダンスが高い関係上で
きる限り短い方がよい。例えば送受信信号伝達手段２を
超音波プローブ内に設けるのが好ましい。この場合、超
音波プローブの小型化のため、送受信信号伝達手段２を
ＩＣ（集積回路）化するとよい。また、抵抗Ｒ３などは
装置本体３側に設けるなどして送受信信号伝達手段２の
小型化及び超音波プローブ内での発熱量の減少を図るの
が好ましい。

次に、第２図を参照しながら本発明の他の実施例につい
て説明する。

第２図に示すのが第１図に示すのと相違するのは、ダイ
オードＤ１に直列接続されていたダイオ−ドＤ２を省略
すると共に、ダイオードＤ４に直列接続されたダイオー
ドＤ６を有する点である。

第１図のようにダイオードＤｉ、Ｄ２を直列接続した場
合には、トランジスタＴｒのベース・エミッタ間のＰＮ
接合、ダイオードＤ３と、ダイオードＤ１．Ｄ２とがバ
ランスしているため温度補償ができるという利点がある
が、ダイオードの奇生容量が、ダイオードＤｉ、Ｄ２そ
れぞれのアノード、カソード、ダイオードＤ４のアノー
ド、ダイオードＤ５のカソードに存在することになる。

他方、第２図のようにダイオードＤ２を省略し、ダイオ
ードＤ１のみとすれば、ダイオードＤ２の分だけ奇生容
量が減少することになる。従って温度補償を優先する場
合には第１図の回路構成とし、Ｓ／Ｎ比をざらに向上さ
せるためには第２図の回路構成を採用するのが好ましい
。尚、受信状態においてはダイオードＤ４．．Ｄ５．Ｄ
６の全てがオフ状態であるため、ダイオードＤ４のアノ
ード。

カソード側に存在する奇生容量は問題にはならない。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可
能でおるのはいうまでもない。

例えば、上記実施例ではバイポーラトランジスタを適用
したものについて説明したが、電界効果トランジスタ（
ＦＥＴ）あるいはオペアンプを適用すこともできる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、送信信号の電圧を
上げたり共振をとったりすることなく、Ｓ／Ｎ比の良好
な受信信号を装置本体に取り込むことができる超音波診
断装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の主要部
の回路図、第２図は本発明の他の実施例を説明するため
の回路図である。 １・・・振動子、２・・・送受信信号伝達手段、Ｔｒ・
・・トランジスタ、 Ｄｌ、Ｄ３・・・保護用ダイオード、 Ｄ５・・・送信信号通過用ダイオード。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波の送受波を行う振動子を有する超音波プロ
   ーブを備え、送波された超音波の反射波に基づく受信信
   号を処理して診断に供する超音波診断装置において、振
   動子の励振に供される送信信号を低損失で通過させると
   共に、振動子からの受信信号を高インピーダンスで取り
   込み、取り込んだ受信信号を低インピーダンスで出力す
   る送受信信号伝達手段を具備することを特徴とする超音
   波診断装置。
2. （２）前記送受信信号伝達手段は、コレクタ接地された
   トランジスタと、前記送信信号を通過させる送信信号通
   過用ダイオードと、送信信号の前記トランジスタへの回
   り込みを防止する保護用ダイオードとを有して構成した
   ものである特許請求の範囲第１項に記載の超音波診断装
   置。
3. （３）前記送受信信号伝達手段は集積回路化されたもの
   である特許請求の範囲第２項に記載の超音波診断装置。
4. （４）前記送受信信号伝達手段は前記プローブヘッド内
   に設けたものである特許請求の範囲第１項乃至第３項の
   いずれかに記載の超音波診断装置。