JPS62169073A - 超音波ドップラー診断装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超音波により物体の速度を検出する装置に関し
、とくに生体内の血流速度をリアルタイムで計測する装
置に関する。

［従来技術］ 音波のドツプラー効果により物体の流速を知る装置は種
々のものが知られる。とくに、パルス・１〜ソプラー法
（例えば日本音響学会誌第２９巻第６号、（１９７３年
）第３５１〜３５２頁を参照）を用いる装置では、送波
パルスをバースト状のものとし、受波４３号に計測部位
までの距離に対応したタイムゲートをかけることにより
測定部位の特定が可能であることが知られる。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記のパルスドツプラー法では、送波バースト波のくり
返し周期をＴとすれば、法定可能な最高ドツプラー偏位
周波数ｆｄは１／２Ｔとなり、一方、目的物までの音波
伝搬速度をＳとすれば速度計側が可能な深度（以下計測
可能深度）ＤはＴ・Ｓ／２となる。したがってｆｄとＤ
の積はＳ／４と一定となり、計測可能速度、もしくは計
測可能深度に限界がある。

そこで本発明の目的は、計測可能深度と計測可能深度ド
ツプラー偏位周波数の積が一定となる方式上の限界を除
去し、深部において高速の物体速度を測定可能とする点
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明では超音波送波のパルス間隔を一定の周期関係か
ら周期的にずらし、さらにそれらのパルス列により得ら
れた反射信号の位相差を複数のグループ化し処理するこ
とにより前記限界を除去するものである。

［発明の実施例］ 以下本発明の構成を実施例により詳細に説明する。第１
図に示す送受波器から音波を送出する。

本発明によるこの音波波形の一例を第２図（ａ）に示す
。一方、第２図（ｂ）に従来方式による送波波形を示す
が、この場合にはＴなる等時間間隔によるパルス状音波
列の送出である。本実施例においては（、）に示すよう
にＴなる間隔からプラスＴＳ。

もしくはマイナスＴｓだけ変位した不等間隔の送波を行
なう。この場合において、Ｔｓを常にゼロとすると従来
例（第２図（ｂ））と同様になる。

第２図（ａ）のような送波を行なった場合に得られる反
）１物体２からの反射信号は（ａ）に対して音波の１〜
２間の伝搬時間Ｃ８の遅れを有する波形（第２図（Ｃ）
）となる。

この信号と第２図（ｄ）に示す参照信号ｄ、ｄ’との位
相比較を位相比較器３により行なう。この３は２個の乗
算器からなり、互に９０°移和した正弦波ｄ、ｄ’　と
の位相比較を行ない、それぞれの出力Ｖ□ｌ＋Ｖ工を得
る回路である。このｖ３゜■□はＣ□〜ｃｏの振幅Ａｎ
とｄ、ｄ’　との位相差Ｏｎに対応して得られ、Ｃｎの
反射体についてｖＲｎ＝Ａｎ　ｃＯ５θｎ ｖｌ、＝＝Ａｎ　５ｉｎｆ７゜ なる関係で得られる。簡単のため、これをｖｏ＝ｖｒｌ
ｎ＋ｊ■工。＝ＡｏｅｊＯｎとまとめて記すことにする
。

ここで、（ｃ）にお刑る各反射信号Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃ
ｎは反射体が不動であるとし、第２図（ｄ）に示す参照
信号ｄ、ｄ’の周期Ｔ。と前記Ｔ、Ｔｓの間に整数倍の
関係があるとすると、比相比較器３の出力ＶＲ，Ｖ工を
実部虚部として考えたベクトルＶの位相角Ｏｎは第２図
（ｅ）に示すように一定値θ０を示す。

一方、反射体がドツプラー角周波数ωｄなる速度で運動
しているとすると反射信号の位相角が第２図（ｄ）に対
してωｄなる角度だけ単位時間に回転すると近似できる
。このため、Ｃ工によるバク１−ル■、の位相角θ１を
基準としてＯｎの位相角Ｏｏを示すと、第２図（ａ）に
示すパルス間隔Ｔ＋Ｔ５．Ｔ−Ｔｓなる場合にはそれぞ
れの間隔に対応して第２図（ｆ）に示すように隣接する
受信信号間の位相差φは φ。＝ωｄ（Ｔ　十Ｔ　ｓ　） φ０＝ωｄ（Ｔ−Ｔｓ） の２種類となる。このような位相差φを計算する回路が
４であり、 Ｙ　ｎ　ｍ　”　Ｖ　ｎ　Ｖ　ｍ （ｍｆ：ｎ、＊は共役を示す） なる複素乗算を行なう１１ベクトルｙｎｒｎを出力する
回路である。ここで（ａ）なる送波の場合にはｍｎの組
合せに対応して Ｙｇ＝Ｉ３ｅｊωｄ（Ｔ　＋　Ｔ　ｓ　）　：Ｂ　ｅ　
ＪφＥＹＯ＝Ｂ’　ｅｊωｄ（Ｔ−Ｔ８）＝Ｂｅｊφ０
なる２種類の位相角を有するベクトル群となる。

ここでこれらの値は雑音の影響により変動することから
、多数個１０個程度の反射信号についてｙ、ｍｎを使用
して計測程度を向上させることになるが、このように異
なる位相等のベクトル値はこのまま加算することができ
ないので、第１図５゜６に示す複数の加算器によりＹ。

＋　Ｙ　Ｏをそれぞれ加算し、安定なベクトルＸ　Ｅ　
＋　Ｘ　Ｏを求める。

ここで ｘ、＝ΣＹｇ＝ＤｅＪφ０ Ｘｏ−ΣＹ（１＝Ｄ’ｅＪφ０ であり、正確なφＥ、φ０が計測される。

次に位相差計算部７によりＸＥ、Ｘ６間の位相差を求め
る。７の構成は４と同一であり７ａ出力ベクトルＵは Ｕ＝ＸＥＸ。

であり ｊ（Ｄ　Ｅ−φ。） Ｕ＝ＤＤ’ｅ となる。

つぎにＵを角度記算部８に入力する事により、Ｑ＝２ω
ｄ　Ｔ　Ｔなる角度を得る。ここで８はＵ工 を計算する回路である。

ここで、Ｔｓは既知であり、除算器９によすとしてドツ
プラー効果による周波数変動量が知られ、反射体の速度
が知られたことになる。

ここで、本方式の場合における計測可能最大ドツプラー
周波数偏移量はＱが±πまで不確定性を生じないことか
ら となる。ここで従来方式の場合においてはであり、Ｔ／
Ｔｓ倍に拡大した事になり、高速血流の計測が回置とな
る。

以上は簡単のために一点の反射体についての説明を行な
ったが通常の多数反射体の場合には第３図に示すように
ωｄを各反射体に対して計測し、−次元方向における分
布として表示することができる。また、乱流のような状
況下では各種周波数成用が同時に存在するが、その場合
には平均化しない位相差 Ａｒｇ（ω）＝Ａｒｇ（Ｙ　Ｅ　・Ｙ　ｏ　）を第４図
に示すように深度あるいは時間に対応してそのまま表示
することも可能である。

さらにベクトルＵを時系列Ｕｎと考え Ｚｎ＝１１Ｕｎ なるベクトルを作成し、これをフーリエ変換することに
より通常のフーリエスペクトル類似の表示を行なうこと
も可能である。

ＴＳの範囲としては ＩＴｓＩ＜Ｔ において本方式は利点を有するが、特にＴ　ｓ　＜丁に
おいて観察深度範囲の減少が少ない点において有利であ
る。

［発明の効果コ 以上のように本発明においては、一定の周期関係から周
期的にずらしたパルス間隔のバースト波を用いることに
より、計測くり返し周期に対し、計測可能速度範囲の広
いトンプラー流速計が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図の各部の信号波形図、第３図第４図は流速
の各種表示形態を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パルスドップラー装置においてパルス送波間隔を不
   等間隔とし、それぞれの位相差間のさらに位相差を計測
   することを特徴とするドップラー流速計。