WO2013031169A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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switch
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pulse
drive
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西垣 森緒
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パナソニック株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207Driving circuits
    • B06B1/0215Driving circuits for generating pulses, e.g. bursts of oscillations, envelopes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
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    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70Specific application
    • B06B2201/76Medical, dental

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus used for medical diagnosis, and more particularly to a technique for generating an ultrasonic pulse for irradiation into the body in the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the ultrasonic transducer 1 converts ultrasonic waves and electricity into each other, and is connected to the transmission pulse generator 3 and the reception circuit 5 of the ultrasonic diagnostic apparatus main body by a cable 2.
  • the transmission pulse generator 3 is for supplying a drive pulse output signal, which is a drive pulse train of high-voltage electric pulses, to the ultrasonic transducer 1 via the cable 2.
  • the generation timing of the drive pulse output signal is controlled by the trigger signal generated by the trigger signal generator 104.
  • the receiving circuit 5 amplifies an echo signal obtained by converting ultrasonic waves reflected in the body into electricity by the ultrasonic transducer 1 and performs beam focusing.
  • the signal processing unit 6 performs signal processing on the output signal of the receiving circuit 5 and calculates amplitude information, flow information, and the like.
  • the display unit 7 displays the image and information processed by the signal processing unit 6.
  • this ultrasonic diagnostic apparatus includes an operation unit for an operator to operate the ultrasonic diagnostic apparatus and a control unit that performs overall control.
  • the transmission pulse generator 3 can be regarded as a kind of amplifier that converts the trigger signal output from the trigger signal generator 104 into a drive pulse output signal of a high voltage electric pulse.
  • linear amplifiers are used as amplifiers for applications other than ultrasound.
  • linear amplifiers consume a large amount of power in the circuit and have problems such as heat generation. Not used.
  • a circuit using an FET switch is generally used as the transmission pulse generator 3 of the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the transmission pulse generator 3 using an FET switch.
  • FIG. 7 is a timing chart showing trigger signals and drive pulse output signals in the circuit of FIG.
  • the waveform of the drive pulse output signal in the switch type circuit using the FET switch is roughly divided into a unipolar waveform having amplitude only on the positive side or the negative side and a bipolar waveform having amplitude on both the positive side and the negative side.
  • the configuration of FIG. 2 is a type that generates a bipolar waveform.
  • a drive pulse output signal is generated by alternately turning on two FET switches for connecting the output to a positive voltage source (or negative voltage source) or ground.
  • a positive voltage source or negative voltage source
  • ground In the circuit of FIG. 2, it is possible to generate a unipolar type waveform by connecting a negative voltage source to the ground and alternately turning on the two FET switches.
  • the transmission pulse generator that generates the unipolar waveform can simply be a signal in which the on / off state of the first trigger signal and the second trigger signal is inverted, substantially only one type of trigger signal is required. For this reason, the circuit scale can be reduced, but recently there have been few examples of use due to the narrow selection range of the frequency of the generated drive pulse output signal.
  • the transmission pulse generator for generating a bipolar waveform is composed of two FET switches connected to a positive voltage source and a negative voltage source, so that after the generation of the drive pulse output signal is finished, Both FET switches are turned off to avoid applying voltage.
  • the output of the transmission pulse generator becomes high impedance, there is a problem that a transient waveform is generated.
  • FIG. 8A is a diagram showing a drive pulse output signal in a state in which the output of the transmission pulse generator 3 is opened. After the drive period ends, the voltage leaks little by little during the transient period. Gradually approach ground level.
  • FIG. 8B is a diagram showing a drive pulse output signal in a state where the ultrasonic transducer 1 is connected to the transmission pulse generator 3, and the ultrasonic transducer 1 becomes a kind of resonance circuit, so that vibration is generated after the drive period. While gradually decaying.
  • FIG. 9A In order to suppress this transient phenomenon portion, a configuration shown in FIG. 9A has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • a first FET switch 101 and a second FET switch 102 are connected in series between a positive voltage source and a negative voltage source, and a connection point between the first FET switch 101 and the second FET switch 102 is an ultrasonic transducer 1. It is connected to the.
  • a third FET switch 103 one of which is grounded, is connected to this connection point.
  • FIG. 9B is a timing chart showing a trigger signal input to each FET switch and a drive pulse output signal supplied to the ultrasonic transducer 1. As can be seen from the drive pulse output signal, a certain degree of effect is recognized for the transient phenomenon. However, there is a demerit that the number of FET switches and their control signals increase.
  • Imaging using harmonics can improve the resolution in the lateral direction as compared with a normal method. For this reason, an image with little influence from surrounding tissues can be observed at a site with little reflection such as a blood vessel or a heart chamber.
  • harmonic imaging There are several methods for harmonic imaging. For example, a method of removing only the fundamental component by removing the fundamental component by applying a high-pass filter to the received signal is known.
  • the ultrasonic transducer 1 used for transmission / reception of ultrasonic waves has a portion (band) with good transmission / reception efficiency, and the range thereof is as wide as about 70% (specific band) with respect to the center frequency of the ultrasonic transducer 1. There is no. In general transmission / reception, transmission / reception is performed at substantially the center of the band. However, in imaging using harmonics, the lower band of the ultrasonic transducer 1 is used for transmission, and the higher band of the ultrasonic transducer 1 is used for reception. Use the side. In addition, since harmonic imaging performs imaging using harmonics generated in the body, image quality deteriorates if the drive pulse output signal itself contains harmonics.
  • the ultrasonic diagnostic device has modes as a Doppler blood flow meter and a color flow blood flow image device.
  • the principle and configuration of the Doppler blood flow meter and color flow blood flow imaging device are already widely known, and detailed explanations are omitted.
  • the phase change in the received signal is performed by transmitting and receiving multiple ultrasonic waves in the same direction. Minutes are extracted and displayed as blood flow.
  • the amount of change in phase is converted into a flow velocity. Even if the flow velocity is the same, the amount of change in phase changes when the frequency used for transmission and reception is different. Specifically, the amount of phase change increases as the frequency increases.
  • the frequency of the ultrasonic pulse generated from the ultrasonic transducer 1 is increased by using the ultrasonic transducer 1 having a relatively low frequency band and increasing the drive pulse frequency for the purpose of improving the azimuth resolution. May be higher than the center frequency of the ultrasonic transducer 1. That is, the center frequency of the ultrasonic transducer 1 is not always used.
  • this transient response is based on the free vibration period T0, that is, the frequency, regardless of the frequency (period: TL> T0, TH ⁇ T0) in the driving period.
  • the frequency is near the center frequency f0 of the ultrasonic transducer 1.
  • FIG. 12A is a frequency spectrum when the frequency of the driving period is the free vibration period T0 (frequency: f0) of the ultrasonic transducer 1 as shown in FIG. 11A, and has a unimodal characteristic.
  • FIG. 12B shows a frequency spectrum when the ultrasonic vibrator 1 is driven at a frequency fL lower than the free vibration period T0 (frequency f0) as shown in FIG. 11B, and is high in addition to the component near the driving frequency fL. Includes frequency components.
  • FIG. 12C shows a case where the ultrasonic vibrator 1 is driven at a frequency (fH) higher than the free vibration period T0 (frequency f0) as shown in FIG. 11C. including.
  • harmonic imaging including a high frequency in the drive pulse output signal itself leads to image quality degradation.
  • a high frequency in the drive pulse output signal also includes a high frequency in the received signal, and an accurate blood flow velocity is required. The problem of not.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic probe using this method.
  • the electrical natural frequency is changed.
  • the inductor 113 is used to reduce the natural frequency during transmission and the switch 112 is turned on during reception to invalidate the inductor 113.
  • JP 11-342127 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-315748 JP-A-8-182680
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and keeps the vibration frequency at a steady-state frequency by suppressing the free vibration of the ultrasonic transducer in the transient response while keeping the amount of circuit components to a minimum.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing the above.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention controls a transmission pulse generator that applies a drive pulse output signal to an ultrasonic transducer and emits ultrasonic waves, and controls the transmission pulse generator.
  • a trigger signal generator for generating a trigger signal for outputting the drive pulse output signal, wherein the trigger signal generator is associated with the end of the drive period in a predetermined period after the end of the drive period of the ultrasonic transducer.
  • a plurality of trigger pulses for performing control to gradually attenuate the amplitude of the generated ultrasonic transducer output signal are added to the trigger signal.
  • the trigger pulse gradually increases the amplitude of the ultrasonic transducer output signal generated at the end of the driving period while maintaining the driving period in the driving period in a predetermined period after the end of the driving period of the ultrasonic transducer. It can be configured to be attenuated.
  • the trigger pulse is set to at least one of a pulse start point, a pulse width, a pulse number, and a pulse pause period in a predetermined period after the end of the driving period of the ultrasonic transducer. It can be configured to gradually attenuate the amplitude of the output signal of the ultrasonic transducer that accompanies the end of the period.
  • the drive pulse output signal includes a positive drive pulse and a negative drive pulse.
  • the transmission pulse generator includes a first switch that generates the positive drive pulse in the ultrasonic transducer; And a second switch for generating the drive pulse.
  • the trigger signal may include a first trigger signal that controls the first switch and a second trigger signal that controls the second switch.
  • the trigger signal alternately turns on the first switch and the second switch at a half of the drive cycle after the end of the drive period of the ultrasonic transducer, and 1 / of the drive cycle.
  • the on-state time can be gradually decreased every two cycles.
  • the trigger signal may be configured to simultaneously turn off the first switch and the second switch during a period in which the first switch and the second switch are switched on and off in the driving period. Can do.
  • first trigger signal and the second trigger signal inputted to the first switch and the second switch are switched, and the pulse inversion harmonic imaging is performed under the control of the switch means. can do.
  • the on / off frequency of the first trigger signal and the second trigger signal may be lower than the center frequency of the ultrasonic transducer. Further, the on / off frequency of the first trigger signal and the second trigger signal may be higher than the center frequency of the ultrasonic transducer.
  • the ultrasonic vibration can be suppressed by suppressing the free vibration of the ultrasonic transducer in the transient response while keeping the circuit quantity to a minimum. Can be maintained at a steady-state frequency. As a result, it is possible to depict and measure an ultrasonic image with good image quality.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a transmission pulse generator of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a transmission pulse generator of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 8A is a diagram showing a drive pulse output signal in a state where the output is released in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating a drive pulse output signal in a state where an ultrasonic transducer is connected in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 9A is a circuit diagram showing a configuration of a transmission pulse generator in another conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 8B is a timing chart showing the operation of another conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an output signal of a driving pulse in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an output signal of a drive pulse in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 11C is a diagram illustrating an output signal of a drive pulse in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating a spectrum of an ultrasonic wave output from the ultrasonic transducer.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating an ultrasonic spectrum including a low-frequency component output from the ultrasonic transducer.
  • FIG. 12C is a diagram illustrating an ultrasonic spectrum including a high frequency component output from the ultrasonic transducer.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a transmission pulse generator of still another conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 14 is a schematic block diagram showing a configuration of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus has the configuration shown in FIG. 1 and is substantially the same as the conventional configuration.
  • the components other than the trigger signal generation unit 104 are denoted by the same reference numerals as in FIG. That is, in the transmission pulse generator 3, as shown in FIG. 2, a first FET switch 11 and a second FET switch 12 are connected in series between a positive voltage source and a negative voltage source. A first trigger signal is input to the first FET switch 11, and a second trigger signal is input to the second FET switch 12. A connection point between the first FET switch 11 and the second FET switch 12 is connected to the ultrasonic transducer 1.
  • the present embodiment is characterized in the timing of the trigger signal generated by the trigger signal generator 4 in order to switch the transmission pulse generator 3.
  • FIG. 3 shows an output signal (driving pulse output signal), a trigger signal, and an output signal (ultrasonic transducer output signal) from the ultrasonic transducer 1 of the transmission pulse generator 3 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. It is a timing chart which shows. Times t1 to t4 are drive periods, and the drive period ends at time t4.
  • a signal having a period TL longer than the period T0 of the natural vibration of the ultrasonic transducer 1 is used as the drive pulse output signal. That is, a signal whose transmission frequency is lower than the frequency f0 of the natural vibration of the ultrasonic transducer 1 is used.
  • a pulse shorter than TL / 2 is generated as the first trigger signal and the second trigger signal based on predetermined data held by the trigger signal generator 4.
  • the starting point of the pulse, the pulse length, the number of pulses, and the pause interval therebetween are adjusted so that the ultrasonic transducer output signal is gradually reduced while maintaining the period TL.
  • the trigger signal generator 4 is turned off in the next TL / 2 period.
  • One trigger signal and a second trigger signal with an on-time shorter than TL / 2 are generated.
  • the first trigger signal and the second trigger signal are alternately turned on and off every TL / 2 period.
  • a signal is generated so that the ON time is gradually shortened.
  • a plurality of pulses may be used like the second trigger signal at times t4 to t5.
  • the amplitude of the ultrasonic transducer output signal gradually decreases while maintaining the period TL. For this reason, unnecessary high frequency components are not generated, and a high-quality harmonic image can be obtained. That is, it is possible to draw a good image with less reflection in harmonic imaging in the blood vessel or the heart chamber.
  • the on-time of the FET switch that is, the width of the trigger pulse is limited so that the irradiated ultrasonic signal is a signal having the same cycle as the driving period and the amplitude is gradually reduced.
  • the configuration to do was shown.
  • the present embodiment is not limited to this example.
  • the pulse start point, the pulse width, the number of pulses, and the pulse pause interval are set, and the irradiated ultrasonic signal is a signal having the same cycle as that of the driving period, and the amplitude gradually increases. May be reduced.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as that of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment, and is characterized in that the drive timing of the trigger signal is different.
  • a trigger signal as shown in FIG. 4 is used. That is, the first trigger signal is turned off slightly before the time t2 when the second trigger signal is turned on, and both the first trigger signal and the second trigger signal are turned off. Similarly, the second trigger signal is turned off slightly before time t3 when the first trigger signal is turned on, and both the first trigger signal and the second trigger signal are turned off.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention is configured such that the trigger signal of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment is input to the FET switch via the crosspoint switch.
  • the ultrasonic transducer output signal can be optimized, that is, free vibration can be suppressed.
  • the pulse inversion type harmonic imaging in which ultrasonic waves whose phases are mutually inverted are irradiated, it is necessary to exchange the first trigger signal and the second trigger signal, and a trigger signal for performing relaxation control or the like is used.
  • the amount of data to generate increases. Therefore, there arises a problem that a large memory capacity (not shown) is required.
  • the present embodiment uses a cross point switch (CPS) 13 as shown in FIG.
  • CPS cross point switch
  • the first trigger signal and the second trigger signal output from the trigger signal generator 4 shown in FIG. 1 are input to the crosspoint switch 13.
  • the connections inside the crosspoint switch 13 are as shown in FIG. That is, it is composed of two 1: 2 connected switches, and the two switches operate in conjunction with each other.
  • the first trigger signal is input to the first FET switch 11 and the second trigger signal is input to the second FET switch 12 as usual.
  • the first trigger signal is input to the second FET switch 12 and the second trigger signal is input to the first FET switch 11, so that a pulse with reversed polarity is output.
  • the end of the drive period can be controlled in the same way as in the first and second embodiments by controlling the on-state trigger signal to be partially off.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus has the same configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment, and the frequency of the drive pulse output signal to be used and the drive timing of the trigger signal are different. It has the characteristics. That is, the drive pulse output signal whose cycle is TH shorter than the natural vibration cycle T0 of the ultrasonic transducer 1 is used. That is, the frequency of the drive pulse output signal is higher than the natural frequency f0 of the ultrasonic transducer 1.
  • FIG. 6 is a timing chart showing a drive pulse output signal, a trigger signal, and an ultrasonic transducer output signal from the ultrasonic transducer 1 from the transmission pulse generator 3 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
  • Time t11 to t14 is a drive period, and the drive period ends at time t14.
  • the output signal of the drive pulse is an output signal from the transmission pulse generator 3.
  • the ultrasonic transducer output signal is an ultrasonic signal output from the ultrasonic transducer 1.
  • the first trigger signal and the second trigger signal After the driving period ends (time t14), the first trigger signal and the second trigger signal generate pulses shorter than TH / 2.
  • the starting point of the pulse, the pulse length, the number of pulses, and the pause interval therebetween are adjusted so that the ultrasonic transducer output signal is gradually decreased while maintaining the cycle TH.
  • the transmission pulse generator 3 when the first trigger signal is on and the second trigger signal is off in the period just before the end of the driving period, the transmission pulse generator 3 is in the off state during the next TH / 2 period.
  • a first trigger signal and a second trigger signal with an on-time shorter than TH / 2 are generated.
  • the signal that is turned on every TH / 2 period is alternately changed between the first trigger signal and the second trigger signal, and the signal is generated so that the on time is gradually shortened.
  • a plurality of pulses may be used like the second trigger signal at times t14 to t15.
  • the amplitude of the ultrasonic transducer output signal gradually decreases while maintaining the cycle TH. For this reason, a frequency component lower than the period TH of the driving period is not generated, the same frequency as that during driving can be maintained, and a high-quality ultrasonic image with excellent lateral resolution can be obtained.
  • the present invention has an effect that it is possible to suppress irradiation of ultrasonic waves having a frequency other than the frequency during the driving period even after the driving period ends, and is particularly applicable to an ultrasonic diagnostic apparatus that performs harmonic imaging. .

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Abstract

 超音波振動子に駆動パルス出力信号を印加して超音波を照射させる送信パルス発生器と、送信パルス発生器を制御して駆動パルス出力信号を出力させるトリガ信号を生成するトリガ信号生成器とを備え、トリガ信号生成器は、超音波振動子の駆動期間終了後の所定の期間において、駆動期間終了に伴い生じる超音波振動子出力信号の振幅を徐々に減衰する制御を行うトリガパルスをトリガ信号に複数加える。この構成により、回路部品の量を最小限に保ちつつ、過渡応答における超音波振動子の自由振動を抑制することができる。

Description

超音波診断装置
 本発明は、医療用の診断に用いられる超音波診断装置に関し、より詳細には、超音波診断装置において体内に照射するための超音波パルスを生成する技術に関する。
 医療分野において、対象部位の画像診断を行うのに超音波診断装置が用いられている。図14は、超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。超音波振動子1は、超音波と電気とを相互に変換するものであり、ケーブル2により超音波診断装置本体の送信パルス発生器3および受信回路5に接続されている。送信パルス発生器3は、ケーブル2を介して超音波振動子1に高電圧電気パルスの駆動パルス列である駆動パルス出力信号を供給するためのものである。駆動パルス出力信号は、トリガ信号生成器104で生成されたトリガ信号により発生タイミングが制御される。受信回路5は、体内で反射された超音波が超音波振動子1で電気に変換されたエコー信号を増幅しビーム集束などを行う。信号処理部6は、受信回路5の出力信号を信号処理し、振幅情報や流れ情報などを算出する。表示部7は、信号処理部6で処理された画像、情報を表示する。
 また、図示されていないが、この超音波診断装置は、操作者が超音波診断装置を操作するための操作部、全体の制御を行う制御部を含む。
 この超音波診断装置の構成において、送信パルス発生器3から発生される駆動パルス出力信号の波形はいくつかの種類があり、どのような波形を出力可能とするかにより送信パルス発生器3の内部構成が決定される。
 送信パルス発生器3は、トリガ信号生成器104からの出力であるトリガ信号を高電圧電気パルスの駆動パルス出力信号に変換する一種の増幅器と見なすことができる。超音波以外の用途での増幅器は、一般に線形増幅器が用いられるが、線形増幅器は回路内部での電力消費が大きく、発熱などの問題があるため、超音波診断装置においては、ごく一部でしか用いられていない。超音波診断装置の送信パルス発生器3として一般に用いられるのは、FETスイッチを用いた回路である。図2は、FETスイッチを用いた送信パルス発生器3の概略回路図である。図7は、図2の回路におけるトリガ信号と駆動パルス出力信号を示すタイミングチャートである。
 FETスイッチを用いたスイッチ型の回路における駆動パルス出力信号の波形は、大別して正側もしくは負側のみに振幅を持つユニポーラ波形と、正負両方に振幅を持つバイポーラ波形とに分けられる。図2の構成はバイポーラ波形を生成するタイプで、第1FETスイッチ11をオンすることにより、超音波振動子1へのラインを正電圧源に、第2FETスイッチ12をオンすることにより、超音波振動子1へのラインを負電圧源に接続する。送信パルス発生器3は、図7のように第1FETスイッチ11と第2FETスイッチ12とを交互にオンすることで駆動パルスを発生する。
 一方、ユニポーラ波形に関しては、出力を正電圧源(または負電圧源)、またはグランドに接続するための2つのFETスイッチを交互にオンすることで駆動パルス出力信号が発生する。図2の回路において、負電圧源をグランドに接続し、2つのFETスイッチを交互にオンすることによりユニポーラタイプの波形を生成することが可能である。
 ユニポーラ波形を生成する送信パルス発生器は、単に第1トリガ信号と第2トリガ信号のオンオフが反転した信号とすることができるので、実質的にトリガ信号が1種類のみしか必要でない。このため回路規模を小さくすることができるが、生成する駆動パルス出力信号の周波数の選択範囲が狭いことなどから最近では使用例が少なくなってきている。
 一方、バイポーラ波形を生成する送信パルス発生器は、正電圧源、負電圧源に接続する2つのFETスイッチから構成されるため、駆動パルス出力信号の発生が終了した後に、超音波探触子に電圧を印加しないようにするために両方のFETスイッチをオフにする。この場合、送信パルス発生器の出力がハイインピーダンスになるため、過渡的な波形が生じるという問題がある。
 図8Aは、送信パルス発生器3の出力を開放にした状態の駆動パルス出力信号を示す図であり、駆動期間が終わった後、過渡現象期間においてチャージが少しずつリークしていくことで電圧が徐々にグランドレベルに近づく。図8Bは、送信パルス発生器3に超音波振動子1を接続した状態の駆動パルス出力信号を示す図であり、超音波振動子1が一種の共振回路となるため、駆動期間の後に、振動しながら徐々に減衰していく。
 この過渡現象部分を抑えるために、図9Aに示す構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この構成は、正電圧源と負電圧源との間に直列に第1FETスイッチ101と、第2FETスイッチ102が接続され、第1FETスイッチ101と第2FETスイッチ102との接続点が超音波振動子1に接続されている。この接続点には、一方が接地された第3FETスイッチ103が接続されている。
 図9Bは、各FETスイッチに入力されるトリガ信号と超音波振動子1に供給される駆動パルス出力信号を示すタイミングチャートである。駆動パルス出力信号から分かるように、過渡現象に対しある程度の効果は認められる。しかしながら、FETスイッチの数やその制御信号が増えるというデメリットがある。
 また、駆動期間の後に、トリガ信号発生器からごく短いトリガ信号を発生させることで、駆動期間後に蓄積されているチャージを開放する方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、図10に示すこの方法のタイミングチャートから分かるように、過渡応答期間は減少するものの残存してしまい、特に超音波振動子1を接続したときの残存が顕著である。
 次に、体内での非線形伝播により発生した高調波を用いたイメージングについて説明する。高調波を用いたイメージングは、通常の方法と比較して、横方向の分解能を向上させることができる。このため、血管や心腔内のような反射の少ない部位においては、周囲の組織からの影響が少ない画像が観察できる。
 高調波イメージングにはいくつかの方法があるが、例えば受信信号にハイパスフィルタをかけることにより、基本波成分を除去し高調波成分のみを抽出する方法などが知られている。
 超音波の送受信に用いられる超音波振動子1には送受信効率が良い部分(帯域)があり、その範囲は帯域幅が超音波振動子1の中心周波数に対する70%(比帯域)程度とそれほど広くはない。一般の送受信においては、帯域のほぼ中心で送受信を行うが、高調波を用いたイメージングにおいては、送信では超音波振動子1の帯域の低い側を、受信では超音波振動子1の帯域の高い側を用いる。また、高調波イメージングは体内で発生した高調波を用いてイメージングを行うため、駆動パルス出力信号そのものに高調波を含むと画質が劣化する。
 超音波診断装置は、ドプラ血流計やカラーフロー血流映像装置としてのモードがある。ドプラ血流計やカラーフロー血流映像装置の原理や構成はすでに広く知られているため、詳細な説明は省略するが、同一方向に複数回の超音波を送受信し、受信信号中の位相変化分を抽出し、血流として表示するものである。ドプラ血流計およびカラーフロー血流映像装置においては、位相の変化量を流速に換算しており、流速が同じでも送受信に用いる周波数が異なると位相の変化量が変わってくる。具体的には周波数が高いほど位相の変化量が大きくなる。
 さらに、10MHz程度の比較的高い周波数を用いて超音波を送受信する場合に、被検者や検査部位により体組織中での散乱が大きく、音響ノイズの多い画像しか得ることができない場合がある。このような場合には、駆動パルス出力信号の周波数を下げることで音響ノイズを低減させることができる。
 逆に、比較的低い周波数帯域を持つ超音波振動子1を用い、方位分解能を向上させることを目的とし、駆動パルスの周波数を上げることで、超音波振動子1から発生する超音波パルスの周波数を超音波振動子1の中心周波数より高くする場合もある。すなわち、超音波振動子1の中心周波数を用いるとは限らない。
 上記のように、図2に示した送信パルス発生器3の場合、駆動期間の後に両方のFETスイッチをオフにすると、前述のように過渡応答(過渡応答期間)が続く。この過渡応答は、図11A~図11Cに示すように、駆動期間の周波数(周期:TL>T0、TH<T0)に関わらず、超音波振動子1の自由振動の周期T0、つまり、周波数は超音波振動子1の中心周波数f0付近の周波数となる。
 図12Aは駆動期間の周波数が、図11Aのように超音波振動子1の自由振動の周期T0(周波数:f0)の場合の周波数スペクトルであり、単峰性の特性となる。
 これに対し図12Bは図11Bのように超音波振動子1の自由振動の周期T0(周波数f0)より低い周波数fLで駆動した場合の周波数スペクトルであり、駆動周波数fL付近の成分のほかに高い周波数成分を含む。
 図12Cは逆に図11Cのように超音波振動子1の自由振動の周期T0(周波数f0)より高い周波数(fH)で駆動した場合であり、駆動周波数fH付近の成分のほかに低い周波数成分を含む。
 特に、高調波イメージングにおいて、駆動パルス出力信号そのものに高い周波数を含むことは画質の劣化につながる。また、ドプラ血流計やカラーフロー血流映像装置においても、駆動パルス出力信号に高い周波数を含むことは、受信信号においても同様に高い周波数を含むことになり、正確な血流速度が求められないという問題が生じる。
 さらに、比較的高い周波数を用いて送信を行った結果、被検者や検査部位により音響ノイズが多い場合に、超音波振動子の中心周波数よりも低い送信周波数を用いようとしても、上記のような超音波振動子1の過渡現象により高い周波数が含まれてしまうため、所望の効果が得られないという問題も生じる。
 これらの問題における従来の解決手法について下記に述べる。図9Aに示した送信パルス発生器3の場合、FETスイッチが2つの構成に比べ効果は認められるものの、ケーブルとグランドに接続するFETスイッチ103のインピーダンスが超音波振動子と同じにならないため、十分な効果が期待できないという問題がある。また、図10に示した方式においても十分な効果は期待できない。
 この問題を解決するために、インダクタを用いる手法が知られている(例えば、特許文献3参照)。図13は、この方法を用いた超音波探触子の構成を示すブロック図である。送信パルス発生器114および受信回路115と超音波振動子111との間に、インダクタ113とスイッチ112とを並列にした回路を挿入することで、電気的な固有振動数を変えるものである。送信時にはインダクタ113を用いて固有振動数を下げ、受信時にはスイッチ112をオンにすることでインダクタ113を無効にする。
特開平11-342127号公報 特開平2002-315748号公報 特開平8-182680号公報
 しかしながら、図13に示した構成にすると、スイッチやインダクタといった回路物量が増えるほか、送信と受信とのタイミングでスイッチの切替が必要なため、切替ノイズが発生するという問題が生じる。
 本発明は、上記従来の課題を解決するもので、回路部品の量を最小限に保ちつつ、過渡応答における超音波振動子の自由振動を抑制することにより振動の周波数を定常時の周波数に保つことができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
 本発明の超音波診断装置は、上記課題を解決するために、超音波振動子に駆動パルス出力信号を印加して超音波を照射させる送信パルス発生器と、前記送信パルス発生器を制御して前記駆動パルス出力信号を出力させるトリガ信号を生成するトリガ信号生成器とを備え、前記トリガ信号生成器は、前記超音波振動子の駆動期間終了後の所定の期間において、前記駆動期間終了に伴い生じる超音波振動子出力信号の振幅を徐々に減衰する制御を行うトリガパルスを前記トリガ信号に複数加えたことを特徴とする。
 また、前記トリガパルスは、前記超音波振動子の駆動期間終了後の所定期間において、前記駆動期間終了に伴い生じる超音波振動子出力信号の振幅を前記駆動期間における駆動周期を保ったまま、徐々に減衰させる構成にすることができる。
 また、前記トリガパルスは、前記超音波振動子の駆動期間終了後の所定期間において、パルス開始点、パルス幅、パルス数、及びパルス休止期間の少なくとも何れか一つを設定することで、前記駆動期間終了に伴い生じる超音波振動子出力信号の振幅を徐々に減衰させる構成にすることができる。
 また、前記駆動パルス出力信号は、正の駆動パルスと負の駆動パルスを有し、前記送信パルス発生器は、前記超音波振動子に前記正の駆動パルスを生成する第1スイッチと、前記負の駆動パルスを生成する第2スイッチとを有する構成にすることができる。
 また、前記トリガ信号は、前記第1スイッチを制御する第1トリガ信号および前記第2スイッチを制御する第2トリガ信号を有する構成にすることができる。
 また、前記トリガ信号は、前記超音波振動子の駆動期間終了後における前記第1スイッチと前記第2スイッチを前記駆動周期の1/2の周期で交互にオン状態にし、前記駆動周期の1/2の周期ごとに前記オン状態の時間を徐々に減少する構成にすることができる。
 また、前記トリガ信号は、前記駆動期間の前記第1スイッチと前記第2スイッチのオン・オフの切り換わる期間において、前記第1スイッチと前記第2スイッチとを同時にオフ状態にさせる構成にすることができる。
 また、前記第1スイッチと前記第2スイッチに入力される前記第1トリガ信号と前記第2トリガ信号を入れ換えるスイッチ手段を有し、前記スイッチ手段の制御によりパルスインバージョン高調波イメージングを行う構成にすることができる。
 また、前記第1トリガ信号と前記第2トリガ信号のオン・オフ周波数が、前記超音波振動子の中心周波数よりも低い構成にすることもできる。また、前記第1トリガ信号と前記第2トリガ信号のオン・オフ周波数が、前記超音波振動子の中心周波数よりも高い構成にすることもできる。
 本発明によれば、駆動期間終了後に、駆動期間の周波数に対応したパルスを印加することにより、回路物量を最小限に保ちつつ、過渡応答における超音波振動子の自由振動を抑制して超音波の周波数を定常時の周波数に保つことができる。その結果、良好な画質の超音波画像の描出や計測が可能となる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の送信パルス発生器の構成を示す回路図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の動作を示すタイミングチャートである。 図4は、本発明の実施の形態2に係る超音波診断装置の動作を示すタイミングチャートである。 図5は、本発明の実施の形態3に係る超音波診断装置の送信パルス発生器の構成を示す回路図である。 図6は、本発明の実施の形態4に係る超音波診断装置の動作を示すタイミングチャートである。 図7は、従来の超音波診断装置の動作を示すタイミングチャートである。 図8Aは、従来の超音波診断装置において出力を開放した状態の駆動パルス出力信号を示す図である。 図8Bは、従来の超音波診断装置において超音波振動子を接続した状態の駆動パルス出力信号を示す図である。 図9Aは、別の従来の超音波診断装置における送信パルス発生器の構成を示す回路図である。 図8Bは、別の従来の超音波診断装置の動作を示すタイミングチャートである。 図10は、従来の超音波診断装置の動作を示すタイミングチャートである。 図11Aは、従来の超音波診断装置における駆動パルスの出力信号を示す図である。 図11Bは、従来の超音波診断装置における駆動パルスの出力信号を示す図である。 図11Cは、従来の超音波診断装置における駆動パルスの出力信号を示す図である。 図12Aは、超音波振動子から出力された超音波のスペクトルを示す図である。 図12Bは、超音波振動子から出力された低い周波数成分を含む超音波のスペクトルを示す図である。 図12Cは、超音波振動子から出力された高い周波数成分を含む超音波のスペクトルを示す図である。 図13は、従来のさらに別の超音波診断装置の送信パルス発生器の構成を示す回路図である。 図14は、従来の超音波診断装置の構成を示す概略ブロック図である。
 以下、本発明の超音波診断装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
 (実施の形態1)
 本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置は、図1に示した構成であり、従来の構成と概略同様である。トリガ信号生成部104以外の構成は、図14と同様の符号を用いて示している。すなわち、送信パルス発生器3は、図2に示すように、正電圧源と負電圧源との間に第1FETスイッチ11と第2FETスイッチ12が直列に接続されている。第1FETスイッチ11には第1トリガ信号が入力され、第2FETスイッチ12には第2トリガ信号が入力される。第1FETスイッチ11と第2FETスイッチ12との接続点は、超音波振動子1に接続されている。
 本実施の形態では、送信パルス発生器3のスイッチングを行うためにトリガ信号生成器4が生成するトリガ信号のタイミングに特徴を有する。図3は、本実施の形態における超音波診断装置の送信パルス発生器3の出力信号(駆動パルス出力信号)、トリガ信号、超音波振動子1からの出力信号(超音波振動子出力信号)を示すタイミングチャートである。時刻t1~t4が駆動期間であり、時刻t4で駆動期間が終了する。
 本実施の形態において、駆動パルス出力信号として、超音波振動子1の固有振動の周期T0より長い周期TLを有する信号を用いる。つまり、送信周波数が、超音波振動子1の固有振動の周波数f0より低い信号を用いる。
 駆動期間終了(時刻t4)後、トリガ信号生成器4が保持している所定のデータに基づき、第1トリガ信号、第2トリガ信号として、TL/2より短いパルスを発生する。このときパルスの開始点やパルス長、パルスの数やその間の休止間隔は、超音波振動子出力信号が周期TLを保ったまま、徐々に小さくなるように調整される。
 具体的には、トリガ信号生成器4は駆動期間の終了間際の期間が第1トリガ信号がオンで、第2トリガ信号がオフである場合に、次のTL/2期間に、オフ状態の第1トリガ信号と、オン時間がTL/2より短い第2トリガ信号を生成する。続いて、TL/2期間ごとに、第1トリガ信号と第2トリガ信号とで交互にオンとオフを繰り返す。その際、オン時間が徐々に短くなるように信号を生成する。なお、時刻t4~t5の第2トリガ信号のように複数のパルスを用いてもよい。
 このようなトリガ信号に基づき送信パルス発生器3で駆動パルス出力信号を発生させることにより、超音波振動子出力信号は周期TLを保ったまま、振幅が徐々に減少する。このため、不要な高い周波数成分は発生せず、良質な高調波イメージ画像を得ることが可能となる。すなわち、血管内や心腔内に対する高調波イメージングにおいて、写りこみのすくない良好な画像を描出することができる。
 また、この手法を高調波イメージングに用いない場合においても、低い周波数による送受信により音響ノイズの少ない信号を得ることができるため、良質な超音波画像が得られる。
 また、ドプラ血流計やカラーフロー血流映像装置において流速誤差の少ない良好な計測を行うことができる。
 また、振動子の自由振動周波数より高い送信周波数を用いて方位分解能の良好な送受信を行うことで、横方向の劣化の少ない良質な画像を得ることができる。
 なお、本実施の形態では、FETスイッチのオン時間すなわち、トリガパルスの幅を制限することにより、照射される超音波信号が駆動期間と同じ周期の信号で、徐々に振幅が小さくなるように制御する構成を示した。本実施の形態は、この例に限定されず、パルス開始点、パルス幅、パルス数、パルス休止間隔を設定して、照射される超音波信号が駆動期間と同じ周期の信号で、徐々に振幅を小さくしてもよい。
 (実施の形態2)
 本発明の実施の形態2に係る超音波診断装置は、実施の形態1に係る超音波診断装置と同様の構成であり、トリガ信号の駆動タイミングが異なることに特徴を有する。
 本発明の実施の形態1で用いられるような超音波診断装置の送信パルス発生器は、図2の送信パルス発生器において、両方のFETスイッチのオン状態が重なると大きな電流が流れる場合がある。
 両方のFETスイッチが同時にオン状態となる現象は、先にオンしているFETスイッチがオフするタイミングが遅れたり、また、後からオンするFETスイッチのオンするタイミングが早すぎたりすることにより起こる。
 この問題を解決するためには、図4のようなトリガ信号を用いる。すなわち、第1トリガ信号を第2トリガ信号がオンとなる時刻t2の少し前でオフとし、第1トリガ信号と第2トリガ信号とが共にオフの状態を設けている。同様に、第2トリガ信号を第1トリガ信号がオンとなる時刻t3の少し前でオフとし、第1トリガ信号と第2トリガ信号とが共にオフの状態を設けている。
 このように2つのFETスイッチのオンするタイミングの制御に間隙を与えることで両方のFETスイッチが同時にオン状態となることを避けることができる。
 なお、上記の策を講じることで両方のFETスイッチがオフになる瞬間が発生することもあるが、両方のFETスイッチが同時にオフとなることによる問題はほとんどなく、問題にはならない。
 また、図4に示すように、駆動期間終了後、図3に示した同様のトリガ信号を用いることにより、駆動期間中の周波数以外の周波数が発生することを防ぐことができる。
 (実施の形態3)
 本発明の実施の形態3に係る超音波診断装置は、実施の形態1に係る超音波診断装置のトリガ信号がクロスポイントスイッチを経てFETスイッチに入力される構成である。
 実施の形態1および2のようにして、超音波振動子出力信号を最適化、すなわち自由振動を抑制することが可能である。しかし、互いに位相を反転させた超音波を照射するパルスインバージョン方式の高調波イメージングにおいては、第1トリガ信号と第2トリガ信号とを入れ換える必要があり、緩和制御などを行うためのトリガ信号を生成するためのデータ量が多くなる。したがって、図示しないメモリ容量を多く必要とするという問題が発生する。本実施の形態は、この問題を解消するために、図5に示すようにクロスポイントスイッチ(CPS)13を用いる。
 図1に示すトリガ信号生成器4から出力された第1トリガ信号と第2トリガ信号は、クロスポイントスイッチ13に入力される。クロスポイントスイッチ13内部の接続は図5に示す通りである。すなわち、2つの1:2接続のスイッチから構成され、2つのスイッチは連動して動作する。2つのスイッチがa側に接続されている場合は、通常どおり第1トリガ信号が第1FETスイッチ11に、第2トリガ信号が第2FETスイッチ12に入力される。これに対し、2つのスイッチがb側に接続されると、第1トリガ信号が第2FETスイッチ12に、第2トリガ信号が第1FETスイッチ11に入力されるため、極性の反転したパルスが出力される。
 このようにスイッチの接続を切り換えるタイミングを記憶しておくことで、絶えず第1トリガ信号をオン、第2トリガ信号をオフとし、クロスポイントスイッチ13を切り換えることでFETスイッチを制御できる。したがって、2つのトリガ信号をクロスポイントスイッチ13の切換で同等の効果を得ることができるので、制御するためのデータ量が半分ですみ、メモリ容量を削減することができる。
 なお、駆動期間終了の制御は、オン状態のトリガ信号が部分的にオフとなるように制御することで、実施の形態1、2と同様の制御を行うことができる。
 (実施の形態4)
 本発明の実施の形態4に係る超音波診断装置は、実施の形態1に係る超音波診断装置と同様の構成であり、使用する駆動パルス出力信号の周波数、およびトリガ信号の駆動タイミングが異なることに特徴を有する。すなわち、周期が、超音波振動子1の固有振動の周期T0より短いTHである駆動パルス出力信号を用いるものである。つまり、駆動パルス出力信号の周波数は、超音波振動子1の固有周波数f0より高いものとする。
 図6は、本実施の形態における超音波診断装置の送信パルス発生器3からの駆動パルス出力信号、トリガ信号、超音波振動子1からの超音波振動子出力信号を示すタイミングチャートである。時刻t11~t14が駆動期間であり、時刻t14で駆動期間が終了する。駆動パルスの出力信号は、送信パルス発生器3からの出力信号である。超音波振動子出力信号は、超音波振動子1から出力される超音波の信号である。
 駆動期間終了(時刻t14)後、第1トリガ信号、第2トリガ信号は、TH/2より短いパルスを発生する。このときパルスの開始点やパルス長、パルスの数やその間の休止間隔は、超音波振動子出力信号が周期THを保ったまま、徐々に小さくなるように調整される。具体的には、駆動期間の終了間際の期間が第1トリガ信号がオンで、第2トリガ信号がオフである場合に、送信パルス発生器3は、次のTH/2期間に、オフ状態の第1トリガ信号と、オン時間がTH/2より短い第2トリガ信号を生成する。そして、TH/2期間ごとにオンとなる信号が第1トリガ信号と、第2トリガ信号とで交互に変化し、かつオン時間が徐々に短くなるように信号を生成する。なお、時刻t14~t15の第2トリガ信号のように複数のパルスを用いてもよい。
 このようにトリガ信号を発生させることにより、超音波振動子出力信号は周期THを保ったまま、振幅が徐々に減少する。このため、駆動期間の周期THよりも低い周波数成分は発生せず、駆動時と同じ周波数を保つことができ、横分解能の優れた良質な超音波画像を得ることが可能となる。
 本発明は、駆動期間終了後においても、駆動期間中の周波数以外の周波数の超音波を照射することを抑制できるという効果を有し、特に高調波イメージングを行う超音波診断装置に利用可能である。
 1 超音波振動子
 2 ケーブル
 3 送信パルス発生器
 4 トリガ信号生成器
 5 受信回路
 6 信号処理部
 7 表示部
 11 第1FETスイッチ
 12 第2FETスイッチ
 13 クロスポイントスイッチ

Claims (10)

  1.  超音波振動子に駆動パルス出力信号を印加して超音波を照射させる送信パルス発生器と、
     前記送信パルス発生器を制御して前記駆動パルス出力信号を出力させるトリガ信号を生成するトリガ信号生成器とを備え、
     前記トリガ信号生成器は、前記超音波振動子の駆動期間終了後の所定の期間において、前記駆動期間終了に伴い生じる超音波振動子出力信号の振幅を徐々に減衰する制御を行うトリガパルスを前記トリガ信号に複数加えたことを特徴とする、超音波診断装置。
  2.  前記トリガパルスは、前記超音波振動子の駆動期間終了後の所定期間において、前記駆動期間終了に伴い生じる超音波振動子出力信号の振幅を前記駆動期間における駆動周期を保ったまま、徐々に減衰させる、請求項1に記載の超音波診断装置。
  3.  前記トリガパルスは、前記超音波振動子の駆動期間終了後の所定期間において、パルス開始点、パルス幅、パルス数、及びパルス休止期間の少なくとも何れか一つを設定することで、前記駆動期間終了に伴い生じる超音波振動子出力信号の振幅を徐々に減衰させる、請求項1または2に記載の超音波診断装置。
  4.  前記駆動パルス出力信号は、正の駆動パルスと負の駆動パルスを有し、
     前記送信パルス発生器は、前記超音波振動子に前記正の駆動パルスを生成する第1スイッチと、前記負の駆動パルスを生成する第2スイッチとを有する、請求項1~3のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
  5.  前記トリガ信号は、前記第1スイッチを制御する第1トリガ信号および前記第2スイッチを制御する第2トリガ信号を有する、請求項4に記載の超音波診断装置。
  6.  前記トリガ信号は、前記超音波振動子の駆動期間終了後における前記第1スイッチと前記第2スイッチを前記駆動周期の1/2の周期で交互にオン状態にし、前記駆動周期の1/2の周期ごとに前記オン状態の時間を徐々に減少する、請求項5に記載の超音波診断装置。
  7.  前記トリガ信号は、前記駆動期間の前記第1スイッチと前記第2スイッチのオン・オフの切り換わる期間において、前記第1スイッチと前記第2スイッチとを同時にオフ状態にさせる、請求項5に記載の超音波診断装置。
  8.  前記第1スイッチと前記第2スイッチに入力される前記第1トリガ信号と前記第2トリガ信号を入れ換えるスイッチ手段を有し、
     前記スイッチ手段の制御によりパルスインバージョン高調波イメージングを行うことを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。
  9.  前記第1トリガ信号と前記第2トリガ信号のオン・オフ周波数が、前記超音波振動子の中心周波数よりも低い、請求項5に記載の超音波診断装置。
  10.  前記第1トリガ信号と前記第2トリガ信号のオン・オフ周波数が、前記超音波振動子の中心周波数よりも高い、請求項5に記載の超音波診断装置。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9975145B2 (en) * 2012-11-29 2018-05-22 Microchip Technology Inc. Pulse amplitude controlled current source for ultrasound transmit beamformer and method thereof
US10527592B2 (en) * 2015-09-16 2020-01-07 Samsung Medison Co., Ltd. Ultrasonic probe, ultrasonic imaging apparatus including the same, and method for controlling the ultrasonic imaging apparatus
BR102015023982B1 (pt) * 2015-09-17 2022-01-25 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Método de correção de excentricidade de perfis de imagem ultrassônica
KR102000416B1 (ko) * 2016-05-09 2019-07-15 스트롱 포스 아이오티 포트폴리오 2016, 엘엘씨 산업용 사물 인터넷을 위한 방법들 및 시스템들
US10821474B2 (en) 2016-05-11 2020-11-03 EchoNous, Inc. Systems and methods for ultrasound pulse generation using gallium nitride field effect transistors
JP6993847B2 (ja) * 2017-11-07 2022-01-14 富士フイルムヘルスケア株式会社 超音波撮像装置、超音波プローブ、および、送信装置
US11026662B2 (en) * 2018-01-11 2021-06-08 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Ultrasound transmit/receive for pulse inversion
DE102018116771A1 (de) * 2018-07-11 2020-01-16 Olympus Winter & Ibe Gmbh Verfahren zum Betrieb eines elektrochirurgischen Systems und Ultraschallgenerator
IT202000024466A1 (it) * 2020-10-16 2022-04-16 St Microelectronics Srl Trasduttore ultrasonico microlavorato piezoelettrico con oscillazioni libere ridotte
CN112971847B (zh) * 2021-02-09 2022-11-25 青岛海信医疗设备股份有限公司 一种超声设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11342127A (ja) * 1998-06-01 1999-12-14 Aloka Co Ltd 超音波診断装置用送信回路
JP2002315748A (ja) * 2001-04-24 2002-10-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波診断装置用送信回路
JP2004150815A (ja) * 2002-10-28 2004-05-27 Mitsubishi Electric Corp 超音波測定装置
JP2007255990A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Furuno Electric Co Ltd 超音波送信装置および水中探知装置
JP2009004916A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Ricoh Elemex Corp 超音波出力装置
JP2010022761A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 超音波撮像装置
JP2010194045A (ja) * 2009-02-24 2010-09-09 Toshiba Corp 超音波診断装置及び超音波診断装置用送信ユニット
JP2011030755A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Nidek Co Ltd 非接触式超音波眼圧計

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774167A (en) * 1972-12-29 1973-11-20 Gen Electric Control logic circuit for analog charge-transfer memory systems
US4311922A (en) * 1979-11-14 1982-01-19 General Electric Company Variable excitation circuit
US4796237A (en) * 1987-01-28 1989-01-03 Amoco Corporation Method for acoustic reverberation removal
US5632277A (en) * 1996-06-28 1997-05-27 Siemens Medical Systems, Inc. Ultrasound imaging system employing phase inversion subtraction to enhance the image
US6095980A (en) * 1997-10-02 2000-08-01 Sunnybrook Health Science Centre Pulse inversion doppler ultrasonic diagnostic imaging
JP4116930B2 (ja) * 2003-06-03 2008-07-09 古野電気株式会社 超音波送信装置、超音波送受信装置、および探知装置
WO2005120130A1 (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Olympus Corporation 静電容量型超音波振動子とその製造方法、静電容量型超音波プローブ
US7824335B2 (en) * 2007-04-26 2010-11-02 General Electric Company Reconfigurable array with multi-level transmitters
CN100579460C (zh) * 2008-01-28 2010-01-13 深圳市蓝韵实业有限公司 一种超声诊断设备发射装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11342127A (ja) * 1998-06-01 1999-12-14 Aloka Co Ltd 超音波診断装置用送信回路
JP2002315748A (ja) * 2001-04-24 2002-10-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波診断装置用送信回路
JP2004150815A (ja) * 2002-10-28 2004-05-27 Mitsubishi Electric Corp 超音波測定装置
JP2007255990A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Furuno Electric Co Ltd 超音波送信装置および水中探知装置
JP2009004916A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Ricoh Elemex Corp 超音波出力装置
JP2010022761A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 超音波撮像装置
JP2010194045A (ja) * 2009-02-24 2010-09-09 Toshiba Corp 超音波診断装置及び超音波診断装置用送信ユニット
JP2011030755A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Nidek Co Ltd 非接触式超音波眼圧計

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