JPS626811B2 - - Google Patents

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JPS626811B2
JPS626811B2 JP54115152A JP11515279A JPS626811B2 JP S626811 B2 JPS626811 B2 JP S626811B2 JP 54115152 A JP54115152 A JP 54115152A JP 11515279 A JP11515279 A JP 11515279A JP S626811 B2 JPS626811 B2 JP S626811B2
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JP
Japan
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pulse
reference clock
circuit
clock signal
ultrasonic
Prior art date
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Expired
Application number
JP54115152A
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English (en)
Other versions
JPS5640124A (en
Inventor
Ichiro Ogura
Ikuji Seo
Shigeru Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超音波パルスを送受信しドツプラ
効果を利用して血流の流速を測定する血流流速計
に関する。
この種の血流流速計の原理を簡単に説明する。
第1図に示すように体表1から所定の深さの血管
2内を或る速度で血球3が流れている。この血管
2に向けて、送受信装置4に接続されている超音
波探触子5により体表1から超音波を送波しこの
方向の反射超音波を受波する。今、血球3の流れ
の速度をv、超音波探触子5から送波する超音波
の周波数を、血球3の流れの方向と超音波の放
射方向との角度をθ、血球3からの反射超音波の
周波数を′とすると、ドツプラ効果により′は
より次式に示すdだけ偏移する。
d=′−=2v・cosθ・/C ……(1) 但し、Cは媒質、即ち生体中での音速である。
血球の速度vの方向により、dだけを中心に
上、下に偏移する。血球が超音波探触子に近づく
方向に移動するときdは正に遠ざかる方向に移
動するときdは負になる。
超音波探触子に受波される信号eは、送波信号
との位相差をφとすれば、 e=E0sin{2π(+d)t+φ}……(2) と表わせる。
今、超音波探触子5から送波される信号をパル
ス波とすると、この探触子5において受波される
信号e′は e′=E0sin{2π(+d)t+φ+2π
dT} ……(3) となり、超音波パルスの繰り返し周期T毎に2π
dTの位相のずれを生ずる。
第2図に従来の超音波血流流速計の構成を示
す。繰り返し周波数発振回路11は第3図aに示
すような周期Tの矩形パルスを出力する回路であ
り、この回路の出力は駆動変調回路12に供給さ
れる。超音波周波数発振回路13からは一定の周
波数の連続波が出力されており、この出力は駆
動変調回路12において、繰り返し周波数発振回
路11出力により振幅変調される。駆動変調回路
12出力を第3図bに示す。この電気信号は超音
波探触子14の超音波振動子に印加され、生体中
に超音波パルスが送波される。生体内からの反射
波は超音波振動子にて受波され、増幅回路15で
増幅された後、第3図cに示すような信号が位相
検波回路16に供給される。
位相検波回路16では、超音波周波数発振回路
13出力の周波数の連続波に基づいて反射信号
の位相差を検知する。この出力をバンドパスフイ
ルタ(B.P.F.)17に通し第3図dに示すように
位相差に応じて振幅の及び極性の異なる信号が得
られる。この信号はサンプリング回路18にて、
繰り返し周波数発振回路11出力の各矩形パルス
から一定時間tだけ遅れた時間的位置においてサ
ンプリングされる。このサンプリング位置は第3
図eに示すように単安定マルチ19によつて定め
られ、第3図dの血管壁等の固定物の存在する位
置イでなく、ロに示すような移動する血球からの
反射波の存在する位置ロになるように調整され
る。サンプリング回路18出力はローパスフイル
タ(L.P.F.)20を通し、第3図のような信号
を得る。この信号の周波数から血球の速度が検出
される。
ところで上記従来の血流計では、位相検波出力
のサンプリング時点は単安定マルチ19の準安定
時間により定められるが、この時間を決める時定
数回路は電源電圧の変動、充電電圧の変化などの
外乱により変化し、準安定時間の変動を0.1%以
下に抑えることは困難である。したがつて、繰り
返し周波数発振回路11出力の矩形パルスからサ
ンプリングパルス(第3図e)までの時間の変動
が大きくなり、サンプリング時点がずれてしま
い、正確な血流速度を検出できない。例えばサン
プリング時間変動を△tとしt=t′+△tとする
と上記(3)式は e′=Esin{2π(+d)t′ +φ2πd・T+2π・△t} ……(4) となる。△tを0.1%程度としても、(1)式におい
てθ=45゜、C=1500m/s、v=1m/sとす
ると、dはの約0.1%程度となつて(4)式の2
πdT、2π・△tがほぼ同程度となつてし
まう。すなわち、サンプリングの時間変動(2π
f・△T)と血流によるドプラ偏移((2π
fdT)とが同程度になることから0.1%のずれを
生じる単安定マルチ19を使用しても1m/sぐ
らいの血流速度の誤差を生じてしまうという問題
がある。
本発明はこの問題についてなされたもので、サ
ンプリング時間変動を少なくして正確な血流速度
を測定できる超音波ドプラ血流速計を提供するこ
とを目的とする。
この目的を達成するために本発明は基準クロツ
ク信号を発生するクロツク発振器と、この基準ク
ロツク信号をカウントし、N(ただしNは自然
数)個計数するごとにタイミングパルスを発生す
るカウンタ回路と、このタイミングパルスに同期
して駆動パルスを発生する電力増幅部と、この電
力増幅部からの出力される駆動パルスによつて付
勢され、被検体内の血流に向けて超音波パルスを
送波し、この血流からの反射波を受波する超音波
探触子と、この超音波探触子から供給される反射
波を前記基準クロツク信号により位相検波し、ド
プラ信号を取り出す位相検波部と、血流の深さに
対応した時間値n(nはNより小さい自然数)を
設定する設定部と、前記カウンタ回路から供給さ
れるタイミングパルスに同期して、前記基準クロ
ツク信号をカウントし、n個計数するごとに前記
位相検波部から供給されるドプラ信号をサンプリ
ングするサンプリング部とを備えたことを特徴と
するものである。
すなわち、超音波パルスを周期的に発生するタ
イミングパルスと、受波された反射波を位相検波
する信号と、ドプラ信号を周期的にサンプリング
する信号とを同じ基準クロツク信号及びそれをカ
ウントして得られる信号から発生するものであ
る。
従つて超音波パルスを発生するタイミングから
サンプリングするまでの期間がどの同期について
も同じになり安定する。また、位相検波するため
に加える基準クロツク信号の位相とサンプリング
するタイミングとがどの同期についても同じにな
り安定する。
以下、本発明の実施例について説明する。第4
図に本発明−実施例の構成を示す。クロツク発振
器21は第5図aに示すような基準クロツク信号
を出力する回路で、水晶振動子を利用した安定度
の高い発振器である。この基準クロツク信号はカ
ウンタ回路22にて計数される。基準クロツク信
号が幾つ計数されたとき電力増幅回路23に出力
パルス(駆動パルス)が出力されるか、は繰り返
し周波数設定スイツチ22aにより指定される。
又、電力増幅回路23に供給される駆動パルスが
何発連続するか、は波数設定スイツチ22bによ
り指定される。連続するパルスが3つとして、カ
ウンタ回路22から電力増幅回路23に供給され
る駆動パルスを第5図bに示す。
電力増幅回路23にて電力増幅された駆動パル
スは超音波探触子24の超音波振動子に印加さ
れ、当接される生体内の血管に向けて超音波パル
スが送波される。反射超音波は再び超音波振動子
で受波されて電気信号に変換された後、増幅回路
25にて増幅される。この増幅された反射信号
は、位相検波回路26において、クロツク発振器
21出力に基づき位相検波される。この位相検波
出力はバンドパスフイルタ(B.P.F.)27に通さ
れた後、サンプリング回路28に供給される。
サンプリング回路28におけるサンプリング時
点は、AD変換器29に入力するアナログ信号を
手動で指示すること、例えば可変抵抗(ボリユー
ム)を動かすことにより設定される。即ち、この
アナログ信号はAD変換器29デイジタル信号に
変換され比較回路30に入力される。比較回路3
0において上記デイジタル値とカウンタ回路22
の計数値を比較し、両者が一致したときサンプリ
ングパルスをサンプリング回路28に出力する。
AD変換器29入力のアナログ信号は、サンプリ
ング回路28において適切な時点でサンプリング
されているか確かめながら手動により調整すれば
よい。
位相検波出力はサンプリング回路28にてサン
プリングされ、ホールドされた後、ローパスフイ
ルタ(L.P.F.)31に通されドプラ信号を得る。
このように第4図に示した実施例では、電流増
幅回路23の出力である駆動パルスはクロツク発
振器21の出力に完全に同期していると共にサン
プリング回路28におけるサンプリング時点の設
定を水晶発振器により構成したクロツク発振器2
1の出力パルスを計数することによつて行なつて
いる為、適切な時点tに常に設定できS/Nのよ
いドプラ信号を得ることができる。
上記実施例において、クロツク発振器21の発
振周波数を超音波の周波数にほぼ等しくする。繰
り返し周期Tは、クロツク(基準パルス)をNだ
け計数して、この度毎に繰り返しタイミングパル
スを発生する。
T=NT1 となる。ここでT1はクロツクの周期である。
上記繰り返しタイミングパルスに同期してこの
パルスの発生したクロツクよりn(<N)だけ計
数して、比較回路30においてサンプリングパル
スを発生する。このときtは t=nT1=2d/C となる。但し、dは血管のある深さを表わす。こ
のように正確な時点でのサンプリングが可能であ
る。
尚、第4図の実施例ではアナログ信号によりサ
ンプリング時点を指示するようにしたが、上記n
の値をバイナリーコード又はBCDコードとして
比較回路30に直接セツトするようにしてもよ
い。
又、上記第4図に示した実施例では超音波パル
スの分解能が超音波の波長と同程度の場合につい
て述べたが、超音波パルスの分解能が波長に比べ
て悪い場合には、サンプリング時点設定の為のク
ロツクはクロツク発振器出力を、分解能の低下に
比例して分周し、これの出力を計数するようにす
ればよい。
以上申し述べたように本発明によれば超音波パ
ルスを発生するタイミングからサンプリングする
までの期間がどの周期についても同じになり安定
する。また位相検波するために加える基準クロツ
ク信号の位相とサンプリングするタイミングとが
どの周期についても同じになり安定する。従つ
て、正確な血流速度を測定できる超音波ドプラ血
流流速計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は超音波ドツプラ血流流速計の原理説明
図、第2図は従来の血流流速計の回路構成図、第
3図は第2図の回路動作説明図、第4図は本発明
一実施例の回路構成図、第5図は第4図の回路動
作説明図である。 21……クロツク発振器、22……カウンタ回
路、24……超音波探触子、26……位相検波回
路、28……サンプリング回路、29……AD変
換器、30……比較回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基準クロツク信号を発生するクロツク発振器
    と、この基準クロツク信号をカウントし、N(た
    だしNは自然数)個計数するごとにタイミングパ
    ルスを発生するカウンタ回路と、このタイミング
    パルスに同期して駆動パルスを発生する電力増幅
    部と、この電力増幅部からの出力駆動パルスによ
    つて付勢され、被検体内の血流に向けて超音波パ
    ルスを送波し、この血流からの反射波を受波する
    超音波探触子と、この超音波探触子から供給され
    る反射波を前記基準クロツク信号により位相検波
    し、ドプラ信号を取り出す位相検波部と、血流の
    深さに対応した時間値n(nはNより小さい自然
    数)を設定する設定部と、前記カウンタ回路から
    供給されるタイミングパルスに同期して、前記基
    準クロツク信号をカウントし、n個計数するごと
    に前記位相検波部から供給されるドプラ信号をサ
    ンプリングするサンプリング部とを備えたことを
    特徴とする超音波ドプラ血流流速計。
JP11515279A 1979-09-10 1979-09-10 Ultrasonic doppler blood stream meter Granted JPS5640124A (en)

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