(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子を駆動するためにトランスの１次巻線にパルス状電流を流して、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加するパルス発生回路を備えた超音波診断装置において、
前記１次巻線を第１及び第２の巻線で構成して、第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加可能にすると共に、
第１の巻線に第１のパルス状電流を流し、この第１のパルス状電流に遅れて第２の巻線に第２のパルス状電流を流し、該第２のパルス状電流により２次巻線には第１のパルス状電流を流した場合とは逆極性のパルス状電流を発生可能にし、
かつ第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さくした事を特徴とするパルス発生回路を備えた超音波診断装置。
【請求項２】
前記超音波診断装置に接続される超音波プローブに具備されたパルス設定手段と、
該パルス設定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び前記第２のパルス状電流の発生を制御するパルス制御手段を具備する請求項１に記載のパルス発生回路を備えた超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に医療用に用いられる超音波診断装置に関し、特に超音波振動子を駆動するパルスを発生するパルス発生回路を備えた超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は対象物に超音波を当て、対象物から反射した反射エコーを対象物の断層像として画像化し、医療診断を行うものである。従来の超音波診断装置における狭帯域の超音波振動子駆動用のパルス発生回路（パルス発生装置）の一例を図６に示す。
この従来例のパルス発生回路３１では入力パルスにより生成した半波の出力パルスを図示しない超音波プローブ内の超音波振動子３２に与えるようにしている。
【０００３】
具体的には図示しないパルス制御部からの入力パルスは入力パルス入力端からそれに直列のコンデンサ２１を経て、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略記）３５のゲートに印加され、このＦＥＴ３５のゲートは抵抗２３を介してグランドに接続され、このＦＥＴ３５のドレインはトランス３３の第１の巻線３３ａ及びこの第１の巻線３３ａに並列接続された抵抗３４を介して高圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ３２のソースはグランドに接続されている。トランス３５の各巻線の巻始め側をドットで示している。
【０００４】
また、トランス３３の第２の巻線３３ｂには超音波振動子３２が接続され、この超音波振動子３２にはマッチングコイル２０が並列接続されており、第２の巻線３３ｂから出力される出力パルスを超音波振動子３２に特定の中心周波数ｆｏとして効率よく伝達できるインピーダンスのマッチングを行っている。
【０００５】
この中心周波数ｆｏが低いほど、深部の断層像が得られが、分解能は悪くなる。逆に中心周波数ｆｏが高いほど、分解能が良くなるが、深部の断層像が得られなくなる。そのため診断に応じて中心周波数ｆｏを変えた複数の超音波プローブが必要であった。
【０００６】
ところで、最近では中心周波数ｆｏにピークを持たず、周波数帯域の低域から高域までフラットな特性を持つ広帯域の超音波振動子の開発が進められている。そして、広帯域の超音波振動子を用いて分解能が良く、しかも深部の断層像が得られる超音波プローブの開発も進められている。
【０００７】
広帯域の超音波振動子を駆動する場合、図６に示すようなマッチングコイル２０を接続すると周波数帯域が狭くなってしまう。マッチングコイル２０が無しで、従来のように半波の出力パルスで駆動すると、出力パルスが伝達されるケーブルの特性がローパスフィルタと等価になり、パルスの高周波成分が減衰してしまう。
【０００８】
そのため、図７に示すパルス発生回路４１では、正負１波の出力パルス（駆動パルス）で広帯域の超音波振動子４２を駆動するようにしている。
このパルス発生回路４１では図示しないパルス制御部からの第１の入力パルスは第１の入力パルス入力端からそれに直列のコンデンサ２１ａを経て、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略記）２２ａのゲートに印加され、このＦＥＴ２２ａのゲートは抵抗２３ａを介してグランドに接続され、このＦＥＴ２２ａのドレインはパルストランス２４の第１の巻線２４ａ及びこの第１の巻線２４ａに並列接続された抵抗Ｒａを介して高圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ２２ａのソースはグランドに接続されている。
【０００９】
また、第２の入力パルスは第２の入力パルス入力端からそれに直列のコンデンサ２１ｂを経て、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略記）２２ｂのゲートに印加され、このＦＥＴ２２ｂのゲートは抵抗２３ｂを介してグランドに接続され、このＦＥＴ２２ｂのドレインはパルストランス２４の第２の巻線２４ｂ及びこの第２の巻線２４ｂに並列接続された抵抗Ｒｂを介して高圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ５ｂのソースはグランドに接続されている。
また、パルストランス２４の第３の巻線２４ｃには広帯域の超音波振動子４２が接続されている。
【００１０】
また、パルストランス２４における第１の巻線２４ａと第２の巻線２４ｂとはＦＥＴ２２ａ及び２２ｂに接続される端部が逆にしてあり、第１の入力パルスでＦＥＴ２２ａがＯＮして第１の巻線２４ａに流れる電流の向きと、第１の入力パルス後に印加される第２の入力パルスでＦＥＴ２２ｂがＯＮして第２の巻線２４ｂに流れる電流の向きとが逆位相となり、これらの逆位相の電流により、第３の巻線２４ｃから図７に示す波形の１波の出力パルスが出力される。
また、この従来例では抵抗ＲａとＲｂとが同じ抵抗値に設定されている。
【００１１】
図７に示すパルス発生回路４１により正負１波の出力パルスで広帯域の超音波振動子４２を駆動すると、低域周波数成分でのパワーが若干落ちるが、ケーブルによる減衰が見込まれる高域周波数成分でのパワーを大きくすることができる利点がある。
一般に、出力パルスの立ち上がりが急峻なほど高周波成分を多く持つので、広帯域の超音波振動子４２を駆動するためには立ち上がりの早いパルス発生手段が必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
広帯域の超音波振動子４２を採用して、分解能が良いエコー信号を得るためには、高電圧の駆動パルスが必要であり、また早い立ち上がりパルスを発生することが必要になるが、従来例ではこの点が十分でなかった。
【００１３】
また、広帯域の超音波振動子４２を駆動するパルス発生回路４１の他に、従来の中心周波数ｆｏにピークを持つマッチングコイル付の超音波振動子３２を半波の駆動パルスを印加できる機能を備えたパルス発生回路を実現することが望ましいが、この機能を更に設けた場合にはパルス発生回路が大規模になってしまうという問題がある。
【００１４】
（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、広帯域の超音波振動子を駆動するのに適した急峻な波形で、しかも狭帯域の超音波振動子も駆動でき、簡単な構成で実現できるパルス発生回路を備えた超音波診断装置を提供することを第１の目的とする。
【００１５】
また、広帯域の超音波振動子を駆動するのに適した急峻な波形で、しかも従来の超音波振動子も駆動でき、簡単な構成で実現できるパルス発生回路を提供することを第２の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、超音波振動子を駆動するためにトランスの１次巻線にパルス状電流を流して、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加するパルス発生回路を備えた超音波診断装置において、
前記１次巻線を第１及び第２の巻線で構成して、第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加可能にすると共に、
第１の巻線に第１のパルス状電流を流し、この第１のパルス状電流に遅れて第２の巻線に第２のパルス状電流を流し、該第２のパルス状電流により２次巻線には第１のパルス状電流を流した場合とは逆極性のパルス状電流を発生可能にし、
かつ第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さくする事により、
第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加にすることにより、この２次巻線に発生した半波のパルス状電流で狭帯域の超音波振動子を駆動できると共に、第１及び第２の巻線に第１及び第２のパルス状電流を流して２次巻線に発生した逆極性の２つのパルス状電流により形成される１波のパルス状電流を広帯域の超音波振動子に印加してそれを駆動することもできるようにすると共に、第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さくして、２次巻線に発生するパルス状電流を高い波高値をもつ急峻な波形にできるようにした。
【００１７】
また、前記超音波診断装置に接続される超音波プローブに具備されたパルス設定手段と、
該パルス設定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び前記第２のパルス状電流の発生を制御するパルス制御手段を具備することにより、
超音波プローブ内に具備されたパルス設定手段に応じて、超音波診断装置内に具備されたパルス制御手段が、第１の巻線と第２巻線にパルス状電流を流す制御を行うことにより第３の巻線から正負１波パルスが出力され、広帯域の超音波振動子を駆動することができる。また、パルス制御手段がパルス設定手段に応じて、第１の巻線のみにパルス状電流を流す制御を行うことによりすると、狭帯域の超音波振動子を駆動することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図２は図１におけるパルス発生回路等の主要部の構成を示し、図３は動作説明図を示し、図４は図３のＴ字等価回路を示す。
【００２０】
図１に示す本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置１は第１の超音波プローブ２Ａと、第２の超音波プローブ２Ｂと、これらの超音波プローブ２Ｉ（Ｉ＝Ａ，Ｂ）が選択的に着脱自在に接続され、超音波画像を生成する超音波観測装置３と、この超音波観測装置３から出力される映像信号が入力され、対応する超音波画像を表示するモニタ４とから構成される。
【００２１】
超音波プローブ２Ｉは超音波振動子５Ｉが設けられたプローブ本体６と、このプローブ本体６から延出されたケーブル７と、このケーブル７の後端に設けられたコネクタ８とを有し、コネクタ８は超音波観測装置３のコネクタ受け９に着脱自在で接続することができる。
【００２２】
本実施の形態では、例えば第１の超音波プローブ２Ａの超音波振動子５Ａは広帯域の超音波振動子が採用されており、また第２の超音波プローブ２Ｂの超音波振動子５Ｂは中心周波数ｆｏで駆動するのに適した狭帯域の超音波振動子が採用されており、この超音波振動子５Ｂには並列にマッチングコイル２０が接続されている。
【００２３】
また、各超音波プローブ２Ｉの例えばコネクタ８には、各超音波プローブ２Ｉに設けた超音波振動子５Ｉに固有の識別情報の発生手段として例えばパルス設定部（パルス設定情報発生部）１０Ｉが設けられ、超音波観測装置３にはこのパルス設定部１０Ｉからのパルス設定情報が送られ、超音波観測装置３は接続された超音波プローブ２Ｉに設けた超音波振動子５Ｉに適した駆動を行うことができるようにしている。
【００２４】
超音波観測装置３は接続された超音波プローブ２Ｉの超音波振動子５Ｉに駆動パルス（送信パルス）を印加して超音波を出射させるパルス発生回路（或いは送信回路）１１と、生体側からの反射超音波を受けて超音波振動子５Ｉから出力されるエコー信号を受けて受信処理して、標準的な映像信号を生成する信号処理回路１２とを有し、信号処理回路１２から出力される映像信号はモニタ４に入力され、このモニタ４の表示面には超音波断層像が表示される。
【００２５】
パルス発生回路１１はパルス発生部１３とパルス制御部１４とからなり、パルス発生部１３は図２に示すような回路構成である。
このパルス発生部１３は図７のパルス発生回路４１において、第１の巻線２４ａに並列の抵抗Ｒａを抵抗Ｒ１とし、第２の巻線２４ｂに並列の抵抗Ｒｂを取り去ったものにしている。
【００２６】
具体的に説明すると、パルス制御部１４からの第１の入力パルスが印加される第１の入力パルス入力端に直列のコンデンサ２１ａを経て、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略記）２２ａのゲートに印加され、このＦＥＴ２２ａのゲートは抵抗２３ａを介してグランドに接続され、このＦＥＴ２２ａのドレインは広帯域の入出力特性を持つパルストランス等のトランス２４の１次巻線を構成する第１の巻線２４ａ及びこの第１の巻線２４ａに並列接続されたダンピング抵抗Ｒ１を介して高圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ２２ａのソースはグランドに接続されている。
【００２７】
また、第２の入力パルスが印加される第２の入力パルス入力端に直列のコンデンサ２１ｂを経て、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴと略記）２２ｂのゲートに印加され、このＦＥＴ２２ｂのゲートは抵抗２３ｂを介してグランドに接続され、このＦＥＴ２２ｂのドレインはトランス２４の１次巻線を構成する第２の巻線２４ｂを介して高圧の電源端＋ＨＶに接続され、このＦＥＴ２２ｂのソースはグランドに接続されている。
【００２８】
図２に示すように第１の巻線２４ａの両端にはパルスのリンギングを抑えるのに充分なダンピング抵抗Ｒ１が接続されており、第２の巻線２４ｂの両端にはダンピング抵抗を接続していない構成にしている。
【００２９】
また、トランス２４の２次巻線を構成する第３の巻線２４ｃはコネクタ受け９の超音波振動子接続用端子に接続され、接続される超音波プローブ２Ｉに設けた超音波振動子５Ｉにトランス２４の第３の巻線２４ｃから出力パルスを印加できるようにしている。
【００３０】
また、第１の巻線２４ａがＦＥＴ２２ａ及び電源端＋ＨＶに接続される両端と、第２の巻線２４ｂがＦＥＴ２２ｂ及び電源端＋ＨＶに接続される両端とは互いに逆にしてあり、第１の入力パルスでＦＥＴ２２ａがＯＮして第１の巻線２４ａに流れる電流の向きと、第２の入力パルスでＦＥＴ２２ｂがＯＮして第２の巻線２４ｂに流れる電流の向きとが逆位相となるようにしている。
また、トランス２４の第１の巻線２４ａと第２の巻線２４ｂとは殆ど同じ特性となるように設定されている（例えばバイ−ファイラ巻き等）。
【００３１】
また、本実施の形態では、第１の入力端と第２の入力端に印加される入力パルスをパルス制御部１４で制御可能にすると共に、パルス設定部１０Ｉの信号で制御できるようにしている。
【００３２】
パルス設定部１０Ｉは図２で示す具体例では抵抗で構成され、例えばプローブ２Ａでは抵抗値ｒａの抵抗で、そしてプローブ２Ｂでは抵抗値ｒｂ（ここで、ｒａ≠ｒｂ）の抵抗で構成されている。そして、その抵抗値ｒａ或いはｒｂに対応してパルス制御部１４は対応する超音波振動子５Ａ或いは５Ｂを駆動するに適したパルス発生の制御を行う。
【００３３】
つまり、図２に示すように抵抗値ｒａの抵抗によるパルス設定部１０Ａの場合には、広帯域の超音波振動子５Ａを駆動するように、パルス制御部１４は第１のパルス出力端から第１のパルスを発生し、この第１のパルスに遅れて、具体的には第１のパルスの立ち下がり時に第２のパルス出力端から第２のパルスを発生する。
【００３４】
また、抵抗値ｒｂの抵抗によるパルス設定部１０Ｂの場合には、狭帯域の超音波振動子５Ｂを駆動するように、パルス制御部１４は第１のパルス出力端から第１のパルスのみを発生し、この第１のパルスでパルス発生部１３を駆動する。  なお、パルス設定部１０Ｉとしては、抵抗の他に、例えばＲＯＭ等のメモリを用いた電気的手段や、バーコード等の光学的手段を用いて形成しても良い。
【００３５】
本実施の形態では第１の巻線２４ａに並列接続される抵抗Ｒ１と第２の巻線２４ａに並列接続される抵抗Ｒ２（図２の具体例では抵抗を接続していないが説明上Ｒ２とし、図２の具体例ではその抵抗値が無限大に相当する）の値がＲ１＜Ｒ２（本明細書では簡単化のため、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値もそれぞれＲ１、Ｒ２で表す）に設定している。
【００３６】
次に本実施の形態の作用を説明する。
生体等の診断対象物に対して超音波を照射して超音波断層像を得るために、例えば広帯域の超音波振動子５Ａを内蔵した超音波プローブ２Ａを使用する場合には、図２に示すようにこの超音波プローブ２Ａを超音波観測装置３に接続する。
すると、この超音波プローブ２Ａのパルス設定部１０Ａを形成する抵抗の抵抗値ｒａがパルス制御部１４で読み取られ、この場合にはパルス制御部１４は広帯域の超音波振動子５Ａを駆動するための入力パルスをパルス発生部１３に出力する。
【００３７】
そして、パルス制御部１４は送信タイミング時に、第１の入力パルスをコンデンサ２１ａを介してＦＥＴ２２ａに印加して、このＦＥＴ２２ａをＯＮし、このＦＥＴ２２ａのドレインに接続された第１の巻線２４ａに電源端＋ＨＶから電流が流れるようにして、第１の巻線２４ａと電磁結合された第３の巻線２４ｃにパルス状の出力パルス（便宜上Ｐａとする）を発生させる。
【００３８】
この場合、第１の巻線２４ａにはダンピング抵抗Ｒ１が接続されており、リンギングの発生を抑制できる。また、第１の入力パルスがＦＥＴ２２ａに印加される時、他方のＦＥＴ２２ｂは（第２の入力パルスが発生されない）ＯＦＦの状態であり、従って第１の巻線２４ａに電流が流れる時、第２の巻線２４ｂの両端は解放状態と等価である。
【００３９】
この状態で第１の巻線２４ａに電流を流して、第３の巻線２４ｃに出力パルス（駆動パルス）を発生させると、（図３により）後述するように急峻な立ち上がり波形でかつ高電圧にできる。
【００４０】
この第１の入力パルスの立ち下がり時に、パルス制御部１４は第２の入力パルスをコンデンサ２１ｂを介してＦＥＴ２２ｂに印加して、このＦＥＴ２２ｂをＯＮし、このＦＥＴ２２ｂのドレインに接続された第２の巻線２４ｂに電源端＋ＨＶから電流が流れるようにして、第２の巻線２４ａと電磁結合された第３の巻線２４ｃにパルス状の出力パルス（便宜上Ｐｂとする）を発生させる。
【００４１】
この場合、第２の巻線２４ａに流れる電流の向きは第１の巻線２４ａに流れた場合とは逆向きであり、従って第３の巻線２４ｃに誘起されるパルス状の出力パルスは上記出力パルスＰａと逆極性の出力パルス（Ｐｂとする）を発生させる。
この場合、第２の巻線２４ａの両端にはダンピング用の抵抗が接続されていないので、第３の巻線２４ｃに誘起される出力パルスＰｂはリンギングを持った、しかしリンギングを抑制するダンピング（抵抗）のないために急峻な波形となる。
【００４２】
そして、これら出力パルスＰａ、Ｐｂを合成した１波の出力パルス（図７に示す出力パルスよりも第２の半波側ではより急峻な波形でリンギングを持つ波形）が超音波プローブ２Ａのケーブルを介して超音波振動子５Ａに印加される。
【００４３】
この場合、上記出力パルスはケーブルによる容量性の負荷により、その１波の終わり部分の立ち上がり波形がなまり（急峻な立ち上がり波形が若干急峻の程度が緩和され）、かつリンギングも抑制されて、超音波振動子５Ａに印加されることになる。
【００４４】
また、第１の入力パルスにより第１の巻線２４ａに電流を流した場合、図７の従来例では第２の巻線２４ｂの両端に抵抗Ｒｂが接続されているために、この第２の巻線２４ｂでエネルギ消費が行われるのに対し、本実施の形態では第２の巻線２４ｂの両端に抵抗が接続されていないので、第２の巻線２４ｂによりエネルギ消費がされることを防止でき、従って第３の巻線２４ｃに誘起される出力パルスの電圧（波高値）を従来例より大きくできるし、かつ急峻な波形にすることもできる。
【００４５】
従って、図７の従来例の場合に比べて、１波の最初の半波の出力パルスＰａの波高値を大きく、かつ波形を急峻にできると共に、１波の後半の出力パルスＰｂの立ち上がり部分がなまってしまうのを軽減ないしは解消できる。つまり、本実施の形態によれば、簡単な構成で高い電圧で、かつより高い周波数成分も保持した状態で超音波送受することができる。
【００４６】
超音波振動子５Ａから出射されたパルス状の超音波は観察対象物の音響インピーダンスの変化部分で反射され、反射超音波となって再び超音波振動子５Ａで受信され、電気信号、つまりエコー信号に変換され、信号処理回路１２に入力されて増幅、検波、座標変換等されてモニタ４に超音波断層像として表示される。
【００４７】
この場合、上述したように従来例の場合に比べてより高い電圧で、かつより高い周波数成分も持ったエコー信号を得ることができるので、分解能が高い診断に適した画質の良い超音波断層像を得ることができる。
【００４８】
一方、超音波プローブ２Ｂを接続して超音波診断を行う場合には、この超音波プローブ２Ｂを超音波観測装置３に接続する。
すると、この超音波プローブ２Ｂのパルス設定部１０Ｂを形成する抵抗の抵抗値ｒｂがパルス制御部１４で読み取られ、この場合にはパルス制御部１４は狭帯域の超音波振動子５Ｂを駆動するための入力パルスをハルス発生部１３に出力する。
【００４９】
そして、パルス制御部１４は送信タイミングに、第１の入力パルスをコンデンサ２１ａを介してＦＥＴ２２ａに印加して、このＦＥＴ２２ａをＯＮし、このＦＥＴ２２ａのドレインに接続された第１の巻線２４ａに電源端＋ＨＶから電流が流れるようにして、第１の巻線２４ａと電磁結合された第３の巻線２４ｃにパルス状の出力パルスを発生させる。
この場合、第１の巻線２４ａにはダンピング抵抗Ｒ１が接続されており、リンギングの発生を抑制できる。
【００５０】
そして、この出力パルスが超音波プローブ２Ｂのケーブルを介して超音波振動子５Ｂに印加される。この超音波振動子５Ｂには例えば中心周波数ｆｏの特性を持つマッチングコイル２０が接続されており、この中心周波数ｆｏでピークとなる周波数成分を持つ出力パルスが超音波振動子５Ｂに印加される。
【００５１】
この場合には、パルス制御部１４は第２の入力パルスを発生しない状態を保持し、従ってＦＥＴ２２ｂは常時ＯＦＦの状態となる。
従って、第１の巻線２４ａに電流が流れた場合に、第２の巻線２４ｂの両端は解放された状態と等価な状態である。このような状態で第１の巻線２４ａ側に電流が流れるようにして出力パルスを発生させる場合を図３等を参照して詳しく述べる。
【００５２】
図３は図２のトランス２４の入出力部分を等価回路で示す。説明を簡略化するためにトランス２４の３本の巻線は同じ巻線数と同じ自己インダクタンスと同じ相互インダクタンスを有するものとする。
【００５３】
第１の巻線２４ａにはパルスのリンギングを抑えるためのダンピング抵抗Ｒ１が並列に接続されており、第２の巻線２４ｂには同様にダンピング抵抗Ｒ２が並列に接続されている。
【００５４】
また、第３の巻線２４ｃには超音波振動子５Ｃが並列に接続されている。ここで、第１の巻線２４ａの端子間に電圧ｖ１を加えたとき、第１の巻線２４ａに流れる電流をｉ１とする。第２の巻線２４ｂの端子間に現れる電圧ｖ２、第２の巻線２４ｂに流れる電流ｉ２、第３の巻線２４ｃの端子間に現れる電圧ｖ３、第３の巻線２４ｃに流れる電流ｉ３は以下の式で表すことができる。
【００５５】
ただし、Ｌは３本の巻線の自己インダクタンス、Ｍは３本の巻線の相互インダクタンスとする。
【００５６】
ｖ１＝Ｌ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ＋Ｍ×ｄ（ｉ２）／ｄｔ＋Ｍ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ
ｖ２＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ＋Ｌ×ｄ（ｉ２）／ｄｔ＋Ｍ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ
ｖ３＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ＋Ｍ×ｄ（ｉ２）／ｄｔ＋Ｌ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ
ｖ３に着目すると実際にはｉ２とｉ３は図３中の矢印とは反対方向に流れるので
ｖ３＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ−Ｍ×ｄ（ｉ２）／ｄｔ−Ｌ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ
となる。このとき巻線２の端子間は抵抗Ｒ２を除いて開放されているとすれば、
ｖ３＝Ｍ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ−Ｍ／Ｒ２×ｄ（ｖ２）／ｄｔ−Ｌ×ｄ（ｉ３）／ｄｔ
となる。よって、抵抗Ｒ２の値が大きいほど電圧ｖ３の値は大きくなる。電圧ｖ３は大きいほど超音波振動子５Ｃに大きなエネルギを与えることができる。このとき電流ｉ１は
ｖ１＝Ｌ×ｄ（ｉ１）／ｄｔ
で決まるので、電圧ｖ１が一定であれば抵抗Ｒ１の値によらない。
【００５７】
また、第１の巻線２４ａと第２の巻線２４ｂだけに着目してＴ字等価回路にあらわすと図４のようになる。理想トランスにおいてはＬ→∞、Ｍ→∞となるので、第１の巻線２４ａから見たインピーダンスは抵抗Ｒ１とＲ２の並列抵抗成分だけとなる。前記のように電圧ｖ３の値を大きくするために抵抗Ｒ２の値は大きくしなくてはならない。抵抗Ｒ１の値はパルスのリンギングを押さえるためには充分に小さくしなくてはならない。
【００５８】
超音波振動子５Ｃが持つ固有インピーダンスに対して加える電圧ｖ３が大きいほど、電圧ｖ３の立ち上がりが急峻にあると考えられる。よって、抵抗Ｒ１，Ｒ２に対し、Ｒ１＜Ｒ２の条件を満たすようにすることによって、超音波振動子５Ｃに加える電圧ｖ３を大きくでき、パルスの立ち上がりが急峻にできる。
【００５９】
図２の具体的な構成の場合には、抵抗Ｒ２はその抵抗値を無限大とした場合に相当し、この場合には超音波振動子５Ｂを大きな電圧の出力パルスでかつ急峻な波形で駆動できることになる。
【００６０】
本実施の形態によれば、広帯域の超音波振動子５Ａを駆動するのに適した立ち上がり等の急峻な波形で、しかも高い電圧で駆動でき、しかも狭帯域の超音波振動子５Ｂも駆動できるパルス発生回路１１を簡単な構成で実現した超音波診断装置１を実現できる。
【００６１】
（第１の実施の形態の変形例）
第１の実施の形態の変形例を説明する。この変形例は例えば図２において、第１の巻線２４ａの両端に並列な抵抗Ｒ１を接続しているが、この第１の巻線２４ａの両端にスイッチＳ１及び抵抗Ｒ１の直列回路を接続する。
【００６２】
また、パルス制御部１４は第１の入力パルスを発生する場合にはスイッチＳ１をＯＮにし、第２の入力パルスを発生する場合には、スイッチＳ１をＯＦＦにする。
このようにすると、第１の入力パルスで、第１の巻線２４ａに電流を流した場合の動作は第１の実施の形態と同様である。また、第２の入力パルスで第２の巻線２４ｂに電流を流した場合の動作は第１の実施の形態における第１の巻線２４ａの両端に抵抗Ｒ１が接続されていた場合のエネルギ消費を防止でき、より高い電圧値の出力パルスを発生できる。
その他は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。つまり、この変形例によれば、より高い電圧値を有する駆動パルスを生成でき、Ｓ／Ｎが良く、分解能が高い超音波診断に適した超音波断層像が得られる。
【００６３】
また、さらにその変形例として、例えば図２において、第１の巻線２４ａの両端に並列な抵抗Ｒ１を接続しているが、この第１の巻線２４ａの両端にスイッチＳ１及び抵抗Ｒ１の直列回路を接続し、また第２の巻線２４ｂの両端にスイッチＳ２及び抵抗Ｒ３の直列回路を接続する。
【００６４】
また、パルス制御部１４は第１の入力パルスを発生する場合にはスイッチＳ１をＯＮにし、かつスイッチＳ２はＯＦＦにする。
同様に第２の入力パルスを発生する場合には、スイッチＳ１をＯＦＦにし、かつスイッチＳ２はＯＮにする。
なお、抵抗Ｒ１とＲ３とは例えばＲ１＜Ｒ２とする。その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００６５】
このようにすると、第１の入力パルスで、第１の巻線２４ａに電流を流した場合の動作は第１の実施の形態と同様である。また、第２の入力パルスで第２の巻線２４ｂに電流を流した場合の動作は第１の実施の形態とは若干異なり、第１の実施の形態における第１の巻線２４ａの両端に抵抗Ｒ１が接続されていた場合のエネル消費を防止でき、より高い電圧値の出力パルスを発生できる。なお、リンギングは第１の実施の形態の場合よりは、抵抗Ｒ３が接続されているだけ、抑制される。
その他は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。第１の実施の形態ではトランス２４は３本の巻線を有するトランスを用いているが、本実施の形態ではこのトランス２４の代わりに図５に示すように２本の巻線を有する同じ特性のトランス２６、２７を用いて、各々の２次巻線２６ｂと２７ｂを直列に接続して第３の巻線を構成にしても良い。
【００６７】
そして、例えばトランス２６の第１の巻線２６ａには抵抗Ｒ１を接続し、トランス２７の第１の巻線２７ａには抵抗Ｒ２（ここで、Ｒ２＞Ｒ１であり、Ｒ２は無限大の場合を含む）を接続して第２の巻線とし、第１の実施の形態のような構成にする（図５では図３と同様の符号を付けている）。
【００６８】
本実施の形態によれば、より簡単な構成のトランスを採用できるので、より低コスト化することができる。その他は第１の実施の形態と同様の効果を有する。
［付記］
１．超音波振動子を駆動するためにトランスの１次巻線にパルス状電流を流して、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加するパルス発生回路を備えた超音波診断装置において、
前記１次巻線を第１及び第２の巻線で構成して、第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加可能にすると共に、
第１の巻線に第１のパルス状電流を流し、この第１のパルス状電流に遅れて第２の巻線に第２のパルス状電流を流し、該第２のパルス状電流により２次巻線には第１のパルス状電流を流した場合とは逆極性のパルス状電流を発生可能にし、
かつ第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さくした事を特徴とする超音波診断装置。
【００６９】
２．前記超音波診断装置に接続される超音波プローブに具備されたパルス設定手段と、
該パルス設定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び前記第２のパルス状電流の発生を制御するパルス制御手段を具備する請求項１に記載の超音波診断装置。
【００７０】
（効果）正負１波パルスと半波パルスを選択的に出力できる。その結果、１つのパルス発生装置で広帯域の超音波振動子と従来の超音波振動子を駆動することができる。
【００７１】
３．超音波振動子を駆動する駆動パルスを発生するパルス発生回路において、
第１のパルス状電流が入力される第１の巻線と、
第１の巻線とは逆向きに第１のパルス状電流より遅れて第２のパルス状電流が入力可能な第２の巻線と、
第１の巻線のみ、或いは第１及び第２の巻線によって第３のパルス状電流が出力される第３の巻線を有するトランスを具備し、
第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値が第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さいパルス発生回路。
【００７２】
４．超音波振動子を駆動するためにトランスの１次巻線にパルス状電流を流して、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加するパルス発生回路を備えた超音波診断装置において、
前記１次巻線を第１及び第２の巻線で構成して、第１の巻線両端に接続されたダンピング抵抗の値より第２の巻線両端間のダンピング抵抗の値を小さくしたダンピング規制部と、
前記１次巻線及び第２の巻線における少なくとも１次巻線に流すパルス状電流の制御を行うパルス制御手段と、
を設け、
第１の巻線のみに第１のパルス状電流を流し、２次巻線に発生したパルス状電流を超音波振動子に印加可能にすると共に、
第１の巻線に第１のパルス状電流を流し、この第１のパルス状電流に遅れて第２の巻線に第２のパルス状電流を流し、該第２のパルス状電流により２次巻線には第１のパルス状電流を流した場合とは逆極性のパルス状電流を発生可能したことを特徴とする超音波診断装置。
【００７３】
５．付記４において、前記ダンピング規制部は第２の巻線両端間にはダンピング用抵抗を接続しないでダンピング機能を規制した。
【００７４】
６．超音波振動子を駆動する駆動パルスを発生するパルス発生回路において、
第１のパルス状電流が入力される第１の巻線と、
第１の巻線とは逆向きに第１のパルス状電流より遅れて第２のパルス状電流が入力可能な第２の巻線と、
第１及び第２の巻線によって第３のパルス状電流が出力される第３の巻線を有するトランスを具備し、
第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値が第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さいパルス発生回路。
【００７５】
（効果）第１の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さくすることにより、第３の巻線に発生する電圧が大きくなる。その結果、パルスの立ち上がりが急峻となり、広帯域の超音波振動子を駆動するのに適したパルス発生回路を提供できる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１の巻線及び第２の巻線に流すパルス状電流を制御することにより、２次巻線に発生したパルス状電流を狭帯域または広帯域の超音波振動子に印加してそれを駆動することができる。
また、第１の巻線と並列接続されたダンピング抵抗の値を第２の巻線に並列接続されたダンピング抵抗の値より小さくすることにより、２次巻線に発生するパルス状電流を高い波高値をもつ急峻な波形にできる。
【００７７】
また、前記超音波診断装置に接続される超音波プローブに具備されたパルス設定手段と、
該パルス設定手段に応じて前記第１のパルス状電流及び前記第２のパルス状電流の発生を制御するパルス制御手段を具備することにより、
超音波プローブ内に具備されたパルス設定手段に応じて、超音波診断装置内に具備されたパルス制御手段が、第１の巻線１と第２巻線にパルス状電流を流す制御を行うことにより第３の巻線から正負１波パルスが出力され、広帯域の超音波振動子を駆動することができる。また、パルス制御手段がパルス設定手段に応じて、第１の巻線のみにパルス状電流を流す制御を行うことによりすると、狭帯域の超音波振動子を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成図。
【図２】パルス発生回路の構成を示す回路図。
【図３】パルス発生回路の動作説明図。
【図４】図３のトランスのＴ字等価回路を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるトランスを示す図。
【図６】従来例における狭帯域の超音波振動子用のパルス発生回路を示す回路図。
【図７】従来例における広帯域の超音波振動子用のパルス発生回路を示す回路図。
【符号の説明】
１…超音波診断装置
２Ａ，２Ｂ…超音波プローブ
３…超音波観測装置
４…モニタ
５Ａ，５Ｂ…超音波振動子
６…プローブ本体
８…コネクタ
１０Ａ，１０Ｂ…パルス設定部
１１…パルス発生回路
１２…信号処理回路
１３…パルス発生部
１４…パルス制御部
２２ａ，２２ｂ…ＦＥＴ
２４…トランス
２４ａ…第１の巻線
２４ｂ…第２の巻線
２４ｃ…第３の巻線
Ｒ１…ダンピング抵抗
【図１】
0003571587.tif 000002
【図２】
0003571587.tif 000003
【図３】
0003571587.tif 000004
【図４】
0003571587.tif 000005
【図５】
0003571587.tif 000006
【図６】
0003571587.tif 000007
【図７】
0003571587.tif 000008