JPS62240032A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体に向って送波した超音波の被検体より
の反射成分を受波して被検体の超音波情報を得る超音波
診断装置に係り、特に超音波撮動子（以下、「振動子」
という）選択回路を改良したものに関する。

（従来の技術） 第２図に、Ｎ個の超音波撮動子５−１〜５−Ｎを用いた
フェイズアレイ型の超音波プローブ１と、Ｎ個の高圧ス
イッチ６−１〜６−Ｎを用いた高圧スイッチ群２と、Ｍ
個のパルサ７−１〜７−Ｍを用いた高圧送信部３及びＭ
個の受信器８−１〜８−Ｍを用いた受信部４からなる送
受信系９とにより構成した超音波診断装置の回路構成例
を示す。

この装置は、超音波の送受信時にＮ個の高圧スイッチの
うちＭ個の高圧スイッチ６−１〜６〜Ｍをオンとしてパ
ルサ７−１〜７−Ｍからの高圧パルスをＮ個の超音波振
動子５−１〜５−ＮのうちＭ個のものに印加すると共に
、反射エコーの受信時にはＭ個の超音波振動子により受
波し電気信号に変換した各信号を、送信時に対応させた
Ｍ個の高圧スイッチ６−１〜６−Ｍを介してＭ個の受信
器８−１〜８−Ｍに入力するようにしたものである。

高圧スイッチ群２は、小型化等の目的からモノリシック
ＩＣ化が行われ、この場合、消費電力の改善、オン抵抗
の軽減等の見地よりＮｆｐンネルのデュアルタイプＭＯ
３（Ｍｅｔａｌ　０ｘｉｄｅ　Ｓｅｍ１−ＣＯｎｄＬＩ
ＣｔＯｒ）型ＦＥＴ　（電界効果トランジスタ）が適用
されている。第３図はＤ−ＭＯ３型ＦＥＴＱ１　、　Ｑ
２　　（エンハンスメント型）を適用した高圧スイッチ
を示すものであり、この高圧スイッチ６−１は、Ｑｌ　
、Ｑ２のソースＳ同士、ゲートＧ同士をそれぞれ接続し
て成る。高圧スイッチ６−２〜６−Ｎも同様に構成され
る。

ところで、超音波診断装置においては、振動子に対して
並列にインダクタを接続し、このインダクタのインダク
タンス成分と、振動子の静電容量成分とから並列共振回
路を形成し、この回路のインピーダンスが共振時に最大
となるのを利用して受信感度の向上を図っている。これ
を特に共振モードと称し、実際のｖｃ＠においてはこの
共振モードと非共振モード（共振回路を形成しない）と
の選択が可能となっている。しかしながら、従来の装置
においては、高圧スイッチとして第３図に示す構成を採
用し、且つ、共振モードにより超音波の送受波を行った
場合に、オフ状態にあるべき高圧スイッチが突然オン状
態となり、不必要な超音波が発射されるといった現象を
生じている。この減少は次のような理由に基づいて生ず
るものと考えられる。

第４図は第２図の高圧スイッチ群２中、高圧スイッチ６
−３と６−１１とを詳細に示すものであり、図中ＤＩ　
、Ｄ２　、Ｄａ　、ＤａはＭＯ３型ＦＥＴのドレイン・
ソース間に存在する奇生ダイオード、Ｄ３　、ＤａはＭ
Ｏ３型ＦＥＴのゲート保護用のツェナーダイオードであ
る。今、（ｈ　、Ｑ２のゲートには十Ｅ（正電位を意味
する）が印加され、Ｑａ　、ＱａのゲートはＯｖ　（接
地電位）に保持されているものとする。このとき、高圧
スイッチ６−３はオン状態、６−１１はオフ状態となる
。この状態でパルサ７−３より出力された駆動パルス（
矩形波）は高圧スイッチ６−３を介して振動子５−３に
印加されるが、振動子５−１１には印加されない。撮動
子５−３に対してインダクタＬが並列接続されているた
め、駆動パルスの印加により共振動作し、この結果、Ｑ
２のドレインの電圧波形は第５図に示すようになる。こ
のような電圧波形は、ＭＯ３型ＦＥＴの双方向性より、
Ｑｌ及びＱａのドレイン側にも現れる。そしてこの電圧
波形の負方向スイング（第５図において斜線で示す）時
の電位はピークで一１００Ｖ程度にもなり、これが０３
のドレインに印加されると、Ｑａ　。

Ｑａのソース・ゲート間の浮遊言損Ｃ８゜及びドレイン
・ソース間の奇生ダイオードＤ４を介してダイオード順
方向に電流が流れ、この結果、浮遊容措Ｃ８Ｇの両端間
、すなわちＱａ　、Ｑａのソース・ゲート間に数Ｖ乃至
数十Ｖの電圧を生ずる。この電圧の極性は、Ｑａ　、Ｑ
ａのゲート側が正となる。

Ｑａ　、Ｑａのスレッショルド電圧は３ｖ程度であるか
ら、この値以上の電圧がソース・ゲート間に印加される
と、Ｑａ　、Ｑａは当然にオン状態となってしまう。こ
の結果、振動子５−１１に不要なパルス成分が印加され
、これにより振動子５−１１が励振されることになる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように従来装置においては、共振モード時に生
ずる負成分電位により、高圧スイッチのオフ・アイソレ
ーションが非常に悪くなり、オフ状態にあるべき高圧ス
イッチが突然オン状態となるため、不要な超音波が発射
されるとい□った問題点を生じている。

この発明は、かかる事情に鑑みて成されたものであり、
その目的とするところは、共振モード時における高圧ス
イッチのオフ・アイソレーションの改善を図った超音波
診断装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、振動子への駆動パルス伝達経路を形成する複
数の電界効果トランジスタを有して成る振動子選択回路
を備えた超音波診断装置において、負電位印加手段を設
け、この手段によって前記電界効果トランジスタのゲー
トに負電位を印加することで該トランジスタをオフさせ
るようにしたものである。

（作　用） 前記負電位印加手段によって電界効果トランジスタのゲ
ートに負電位を印加すると、該トランジスタのドレイン
・ソース間に存在する奇生ダイオードは逆バイアスされ
、オフ状態となるため、該トランジスタは確実にオフし
、オン状態となることはない。それ故、高圧スイッチの
オフ・アイソレーションを改善することができるのであ
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例装置における高圧スイッチの
回路図である。同図において第３図及び第４図に示すの
と同一機能を有するものには同−符丹を付しである。こ
の高圧スイッチ６−１が従来のものと大ぎく異なるのは
、ＭＯ３型ＦＥＴＱｌ　、Ｑ２のゲートに負電位（−Ｅ
）を印加することで該ＦＥＴＱ１　、Ｑ２をオフさぜる
負電位印加手段１０を設けたことである。ここでは、負
電位印加手段１０として電子スイッチを適用し、共振モ
ード時であってＭＯ３型ＦＥＴ（ｈ　、Ｑ２をオフする
ときにこの電子スイッチ１０がオンするようになってい
る。このタイミングは、この高圧スイッチが適用される
超音波診断装置仝休の動作制御を司るシステム制御手段
１１によって制御される。

尚、Ｑ５は、システム制御手段１１より出力されるコン
トロール信号＋　Ｅ　ｃによってオン／オフするＭＯ３
型ＦＥＴであり、このＭＯ３型ＦＥＴＱ５のドレインは
逆流防止用のダイオードＤ７を介してＭＯ３型ＦＥＴＣ
ｈ　、Ｑ２のゲートに接続され、また、ソースは接地ラ
イン（ＯＶ）に接続されている。Ｄ８はＭＯ５型ＦＥＴ
Ｑｓのドレイン・ソース間に存在する奇生ダイオードで
あり、ＲはＭＯ３型ＦＥＴ（ｈ　、Ｑ２のゲートを高レ
ベルにするプルアップ抵抗である。

第１図においては高圧スイッチ６−１のみを示している
が、実際の装置においては同様に構成された高圧スイッ
チが第２図に示すように複数個配置され、振動子選択回
路としての高圧スイッヂ鮮２を形成している。

以上構成による実施例装置の作用について説明する。

共振モード時において高圧スイッチ６−１をオフすると
き、スイッチ１０をオンし、ＭＯ８型ＦＥＴ（ｈ　、Ｑ
２のゲートに負電位−Ｅを印加す・　　　る。ここで−
Ｅは、共振動作時における負方向スイングのピーク電位
よりも低い値に設定する。

（ｈ　、Ｑ２のゲートに−Ｅを印加した場合、ツェナー
ダイオードＤ３の順方向特性により、Ｑｌ　。

Ｑ２のソース側も−Ｅとなる。このため、Ｑｌ（あるい
はＱ２　）のドレインに第５図に示すような共振電圧が
印加されても、奇生ダイオードＤ１（あるいはＤ２　）
は逆バイアスされるからオンすることはなく、従って、
Ｑｌ　、Ｑ２は確実にオフ状態を維持・する。

共振モード時であって高圧スイッチ６−１をオフする場
合以外は、スイッチ１０はオフされ、Ｑｌ　、Ｑ２のス
イッチング動作はＱ３によって行われる。Ｑ３がオンす
れば（ｈ　、Ｑ２のゲートがＯＶとなるからＱｌ　、Ｑ
２はオフし、Ｑ３がオフすればＱｌ　、Ｑ２のゲートが
十ＥとなるからＱｌ　。

Ｑ２はオンする。Ｑ３のコントロール信号十Ｅｃは接地
ラインを基準とした信号でよい。

このように本実施例装置にあっては、共振モード時に、
ＭＯ３型ＦＥＴＱ１　、　Ｑ２　（７）’７’−Ｍ、−
負電位を印加することでＱｌ　、Ｑ２をオフするように
しているため、共振モード時に生ずる負成分電位により
、オフ状態にあるべき高圧スイッチが突然オン状態にな
るといった現象を生ずることはなく、高圧スイッチのオ
フ・アイソレーションが改善される。

尚、高圧スイッチがオン状態にあるチＶンネルの振動子
が励振され、被検体に向って送波された超音波の被検体
よりの反則成分を基に被検体の超音波情報を得るのは従
来装置と同様である。

以上、本発明の一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
が可能であるのはいうまでもない。

例えば上記実施例ではＭＯ８型ＦＥＴを適用したものに
ついて説明したが、接合型ＦＥＴを適用することもでき
る。

また、負電位印加手段１０は、各高圧スイッチ毎に設け
るのではなく、複数の高圧スイッチ毎（例えばグループ
エキサイテイングする複数チャンネル毎）に設け、それ
ら複数の高圧スイッチを同時にオン／オフさせるように
してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、共振モード時にお
ける高圧スイッチのオフ・アイソレーションの改善を図
った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装置における高圧スイッチの
回路図、第２図は超音波診断装置の構成例を示す回路図
、第３図は従来装置における高圧スイッチの回路図、第
４図は第２図における高圧スイッチ群の一部の詳細な回
路図、第５図は共振電圧の波形図である。 ２・・・高圧スイッチ群（振動子選択回路）、５−１〜
５−Ｎ・・・振動子、 Ｑｌ　、Ｑ２　、Ｑ３　、Ｑａ・・・電界効果トランジ
スタ、 １０・・・負電位印加手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動パルスの印加により超音波を発生する複数の
   振動子と、この振動子への駆動パルス伝達経路を形成す
   る複数の電界効果トランジスタを有して成り且つ前記複
   数の振動子中、超音波送波に関与する振動子を選択する
   振動子選択回路とを備え、被検体に向って送波した超音
   波の反射成分を基に被検体の超音波情報を得る超音波診
   断装置において、前記電界効果トランジスタのゲートに
   負電位を印加することで該トランジスタをオフさせる負
   電位印加手段を有することを特徴とする超音波診断装置
   。
2. （２）前記負電位印加手段は負電源とスイッチである特
   許請求の範囲第１項に記載の超音波診断装置。