(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子を有する電子スキャン型超音波プローブと、
超音波振動子を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により駆動された前記超音波振動子を選択する送信用アナログスイッチと、
前記複数の超音波振動子からの信号を選択する受信用アナログスイッチと、
前記受信用アナログスイッチにより選択された前記複数の超音波振動子からの信号を受信する受信手段と、
を有する電子スキャン型超音波観測装置において、
前記受信用アナログスイッチは、一回の受信時に一つ導通されるダイオードスイッチであると共に、前記ダイオードスイッチが有するバイアス電流を流すための抵抗回路を前記受信用アナログスイッチと前記受信手段との間に配置され、
前記送信用アナログスイッチまたは前記受信用アナログスイッチのうち少なくとも一方を、複数のアナログスイッチからなる２つのアナログスイッチグループ群に分けると共に、一方の前記アナログスイッチ群を前記アナログスイッチからなる複数のグループに分け、他方の前記アナログスイッチ群の各アナログスイッチ単体は、前記複数のグループの各グループに対応してシリーズに接続されていることを特徴とする電子スキャン型超音波観測装置。
【請求項２】
複数の超音波振動子を有する電子スキャン型超音波プローブと、
超音波振動子を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段により駆動された前記超音波振動子を選択する送信用アナログスイッチと、
前記複数の超音波振動子からの信号を選択する受信用アナログスイッチと、
前記受信用アナログスイッチにより選択された前記複数の超音波振動子からの信号を受信する受信手段と、
を有する電子スキャン型超音波観測装置において、
前記受信用アナログスイッチは、一回の受信時に一つ導通されるダイオードスイッチであると共に、前記ダイオードスイッチが有するバイアス電流を流すための抵抗回路を前記受信用アナログスイッチと前記受信手段との間に配置され、
さらに、前記超音波振動子と前記送信用アナログスイッチとの間に微小信号を遮断する微小信号遮断手段を設けたことを特徴とする電子スキャン型超音波観測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、体腔内を超音波観測する超音波観測装置において、主に送受信部に関し、送受信信号を効率よく伝達する電子スキャン型超音波観測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子スキャン型の超音波観測装置に接続する超音波プローブは、複数の超音波振動子を有している。超音波断層像を得るために超音波観測装置は、複数の超音波振動子から特定の超音波振動子を順次選択して駆動させ、送受信を繰り返す。通常、同時に選択する超音波振動子は複数であることが多いが、特に特開平５−９２００２号公報で示される開口合成法を用いた超音波観測装置においては、選択する超音波振動子は１つだけでよい。
【０００３】
電子スキャン型の超音波観測装置では、超音波振動子を切り換えるアナログスイッチとして、送信パルスが高電圧であるので例えば高耐圧のアナログスイッチＩＣを用いなければならない。また、超音波振動子を順次切り換える必要があるので、高耐圧アナログスイッチＩＣをマルチプレクサのように構成にする必要があった。
【０００４】
以下、従来例を図面を参照して説明する。
【０００５】
図７ないし図１０は従来例に係わり、図７は超音波観測装置の構成を示す構成図、図８は図７の送信用マルチプレクサと受信用マルチプレクサが持つスイッチ−グランド間浮遊容量を説明する説明図、図９は図８の等価回路を示す回路図、図１０は図９の等価回路の動作を説明する説明図である。
【０００６】
図７に示すように、従来の超音波観測装置では、送信用マルチプレクサ２７と受信用マルチプレクサ２８は共に高耐圧アナログスイッチＩＣで構成されている。
【０００７】
以下に動作の説明をする。制御回路２９からの制御信号によって、送信用マルチプレクサ２７と受信用マルチプレクサ２８は超音波振動子３０を選択する。送信用マルチプレクサ２７が選択した超音波振動子に送信回路３１からの送信信号が入力される。そして、受信用マルチプレクサ２８が選択した超音波振動子からの受信信号が受信回路３２に入力される。
【０００８】
また、受信信号が送信回路３１に伝達して、受信信号が減衰しないように送信回路３１と送信用マルチプレクサ２７の間に、微小信号遮断回路３３が挿入されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の欠点について、図８を用いて説明する。図８は図７と同様であるが、選択されていない超音波振動子と制御回路は省略してあり、マルチプレクサが持つスイッチ−グランド間浮遊容量３５及び３６（以下、浮遊容量とする）を図示している。また、送信用マルチプレクサ２７と受信用マルチプレクサ２８が同じ超音波振動子３４を選択したときを表している。つまり送信用マルチプレクサ２７のスイッチＳＷ１ｓと受信用マルチプレクサ２８のスイッチＳＷ１ｒがＯＮになっている。図８のような場合、図９の等価回路に示すように全てのマルチプレクサの浮遊容量３５及び３６が等価的に並列に接続され、容量負荷となる。
【００１０】
ここで、受信用２８マルチプレクサがＳＷ１ｒをＯＦＦし、ＳＷ２ｒをＯＮして送信用マルチプレクサ２７と違う超音波振動子３７を選択した場合を考える。この場合、送信回路３１からみた負荷容量を考えると図１０に示すように受信側の浮遊容量３６は関係なくなる。つまり、送信用マルチプレクサ２７と受信用マルチプレクサ２８の選択によって、送信回路３１からみた負荷容量の大きさが変化することになる。負荷容量が変わると送信パルスの振幅や波形が変わってしまい、常に同じ受信信号が得られなくなるという問題が生じる。また、受信回路３２に関しても送信用マルチプレクサ２７の浮遊容量３５が負荷容量になり、受信信号の振幅の減衰や周波数特性が悪化するという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アナログスイッチによる負荷を少なくし、受信信号の振幅の減少や周波数特性の悪化を抑えることのできる超音波観測装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の電子スキャン型超音波観測装置は、複数の超音波振動子を有する電子スキャン型超音波プローブと、超音波振動子を駆動する駆動手段と、前記駆動手段により駆動された前記超音波振動子を選択する送信用アナログスイッチと、前記複数の超音波振動子からの信号を選択する受信用アナログスイッチと、前記受信用アナログスイッチにより選択された前記複数の超音波振動子からの信号を受信する受信手段と、有する電子スキャン型超音波観測装置において、前記受信用アナログスイッチは、一回の受信時に一つ導通されるダイオードスイッチであると共に、前記ダイオードスイッチが有するバイアス電流を流すための抵抗回路を前記受信用アナログスイッチと前記受信手段との間に配置され、前記送信用アナログスイッチまたは前記受信用アナログスイッチのうち少なくとも一方を、複数のアナログスイッチからなる２つのアナログスイッチグループ群に分けると共に、一方の前記アナログスイッチ群を前記アナログスイッチからなる複数のグループに分け、他方の前記アナログスイッチ群の各アナログスイッチ単体は、前記複数のグループの各グループに対応してシリーズに接続されていることを特徴とする。
本発明の第２の電子スキャン型超音波観測装置は、複数の超音波振動子を有する電子スキャン型超音波プローブと、超音波振動子を駆動する駆動手段と、前記駆動手段により駆動された前記超音波振動子を選択する送信用アナログスイッチと、前記複数の超音波振動子からの信号を選択する受信用アナログスイッチと、前記受信用アナログスイッチにより選択された前記複数の超音波振動子からの信号を受信する受信手段と、有する電子スキャン型超音波観測装置において、前記受信用アナログスイッチは、一回の受信時に一つ導通されるダイオードスイッチであると共に、前記ダイオードスイッチが有するバイアス電流を流すための抵抗回路を前記受信用アナログスイッチと前記受信手段との間に配置され、さらに、前記超音波振動子と前記送信用アナログスイッチとの間に微小信号を遮断する微小信号遮断手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。
【００１４】
まず、本発明の第１実施例について説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例に係る超音波観測装置の構成を示す構成図である。
【００１６】
本実施例は浮遊容量の小さいアナログスイッチを用いて、容量負荷を減らし、送信信号の歪みを小さくすることを目的とする。
【００１７】
図１に示すように、第１実施例の超音波観測装置では、超音波振動子１はそれぞれに送信用マルチプレクサとしての高耐圧アナログスイッチ２と、受信用マルチプレクサとしてのダイオードスイッチ３に接続されている。
【００１８】
動作は従来の方法と同じであり、制御回路５からの制御信号によって、送信用マルチプレクサとしての高耐圧アナログスイッチ２と受信用マルチプレクサとしてのダイオードスイッチ３は超音波振動子１を選択する。高耐圧アナログスイッチ２が選択した超音波振動子１に送信回路４（駆動手段）からの送信信号が入力される。そして、ダイオードスイッチ３が選択した超音波振動子からの受信信号が受信回路６（受信手段）に入力される。つまり、制御回路５からの制御信号を高耐圧アナログスイッチ２及びダイオードスイッチ３に入力することで任意の超音波振動子１を選択することができる。
【００１９】
ダイオードスイッチ３の浮遊容量は高耐圧アナログスイッチ２で構成したマルチプレクサの浮遊容量に比べると小さい。そこで、本実施例では、受信用マルチプレクサをダイオードスイッチ３で構成した。
【００２０】
ここで、受信用マルチプレクサに限定したのは、送信パルスは高電圧なので、耐電圧が低いダイオードスイッチを用いることができないからである。
【００２１】
このように、本実施例では、受信用マルチプレクサをダイオードスイッチ３で構成することにより、受信側の浮遊容量が小さくなる。その結果、送信回路からみた容量負荷の変化が小さくなるので、送信信号の歪みが小さくなる。また、ダイオードスイッチ３は高耐圧アナログスイッチ２に比べると安価なので製品の原価を安くできる。
【００２２】
次に本発明の第２実施例について説明する。
【００２３】
図２ないし図４は本発明の第２実施例に係わり、図２は超音波観測装置の受信回路周辺の構成を示す構成図、図３はダイオードスイッチを備えた従来の超音波観測装置の要部の構成を示す構成図、図４は図３の等価回路の動作を説明する説明図である。第２実施例は第１実施例と殆ど同じであるので、送信回路側の構成は省略し、異なる構成のみ説明する。
【００２４】
アナログスイッチの種類の一つにダイオードスイッチがある。ダイオードスイッチはバイアス電流を流して導通させるために図３の抵抗回路４０が必要である。
【００２５】
図３のようにダイオードスイッチ３９を受信回路３８に複数個を並列に接続してる状態で、ダイオードスイッチ３９ａを一つだけＯＮ（Ｖｃに正電圧を印加する）にした場合を考える。その時の等価回路を図４に示す。図４が示すように等価抵抗回路４４の抵抗値が小さくなってしまう。その結果受信信号の振幅が小さくなってしまうという問題が生じる。
【００２６】
そこで、本実施例は、前記従来の問題点に指摘したようにダイオードスイッチを並列に接続すると受信信号が小さくなる。という問題を解決することを目的とする。
【００２７】
図２に示すように、第２実施例では、超音波振動子１はそれぞれダイオードスイッチ３に接続されている。ダイオードスイッチ３は全て抵抗回路９に接続されている。そして、受信信号は抵抗回路９から受信回路６を介し、前記した開口合成法を実現する開口合成処理部１１に入力される。その他の構成、作用は第１実施例と同じである。
【００２８】
開口合成法を用いた超音波観測装置は、従来の超音波観測装置と違い、一度に受信する超音波振動子はひとつでよい。つまり一度にＯＮするダイオードスイッチがひとつでよいということである。そのため、並列接続されているダイードスイッチの抵抗回路をひとつにまとめることができる。
【００２９】
従って、第２実施例は、第１実施例の効果に加え、抵抗値が小さくなる問題が解消され、受信信号が小さくならない。また、部品点数が減るので、製品の原価を安くできる。
【００３０】
次に本発明の第３実施例について説明する。
【００３１】
図５は本発明の第３実施例に係る超音波観測装置の構成を示す構成図である。第３実施例は第１実施例と殆ど同じであるので、異なる構成のみ説明する。
【００３２】
本実施例は浮遊容量が受信回路に作用しないようにすることを目的とする。
【００３３】
図５に示すように、本実施例の超音波観測装置では、送信回路４は送信用マルチプレクサ１４に、受信回路６は受信用マルチプレクサ１５にそれぞれ接続されている。受信用マルチプレクサ１５は超音波振動子１に接続され、送信用マルチプレクサ１４は微小信号遮断回路１３を介して、超音波振動子１に接続されている。送信用マルチプレクサ１４の各スイッチは、浮遊容量１８ａ、１８ｂ、・・・、１８ｎを持つ。なお、受信用マルチプレクサ１５は、第１実施例と同様にダイオードスイッチにより構成されており、その浮遊容量は省略してある。
【００３４】
微小信号遮断回路１３は一定の電圧を越える信号のみを通す回路であり、ここでは受信信号は通らないように設計されている。そのため、受信回路６からみると微小信号遮断回路１３によって、送信用マルチプレクサ１４は回路上切り離されているとみなせる。その他の構成、作用は第１実施例と同じである。
【００３５】
よって、本実施例では、送信用マルチプレクサ１４の浮遊容量１８は接続されていないので、受信回路６に影響を及ぼさなくなり、受信信号の振幅の減衰や周波数特性の悪化を最小限に抑えることができる。
【００３６】
次に本発明の第４実施例について説明する。
【００３７】
図６は本発明の第４実施例に係る超音波観測装置の送信回路周辺の構成を示す構成図である。第４実施例は第１実施例と殆ど同じであるので、受信回路側の構成は省略し、異なる構成のみ説明する。
【００３８】
本実施例はマルチプレクサをシリーズ接続してマルチプレクサの浮遊容量を減らし、信号振幅の減衰や周波数特性の悪化を抑えることを目的とする。
【００３９】
図６に示すように、本実施例では、超音波振動子１を選択するための例えば送信用マルチプレクサを３つのグループに分けて構成しており、これが第１のマルチプレクサ１９である。第１のマルチプレクサ１９の超音波振動子１に接続されていない方の端子はグループ毎に一つに接続される。第１のマルチプレクサ１９のグループ１９ａ、グループ１９ｂおよびグループ１９ｃは第２のマルチプレクサ２０のＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３にそれぞれ接続されている。第２のマルチプレクサ２０の他端は送信回路４に接続されている。
【００４０】
ここで、グループ１９ａのスイッチは浮遊容量２３ａ、２３ｂ、・・・、２４ｎを持つ。同様にグループ１９ｂは２４ａ、・・・、２４ｎの、グループ１９ｃは２５ａ、・・・、２５ｎの浮遊容量を持つ。また、第２のマルチプレクサ２０も浮遊容量２６ａ、２６ｂ、２６ｃを持つ。
【００４１】
次に動作を説明する。第１のマルチプレクサ１９のグループ１９ａのスイッチをＯＮにしたいときは第２のマルチプレクサ２０のＳＷ１をＯＮにし、ＳＷ２とＳＷ３はＯＦＦにする。同様にグループ１９ｂのスイッチをＯＮにするときはＳＷ２をＯＮにし、ＳＷ１とＳＷ３はＯＦＦにする。グループ１９ｃのスイッチをＯＮにするときはＳＷ３をＯＮにし、ＳＷ１とＳＷ２をＯＦＦにする。
【００４２】
このように作用することによって、第２のマルチプレクサ２０でＯＦＦしたグループの浮遊容量はなくなり、送信回路２１の容量負荷はＯＮされたグループと第２のマルチプレクサ２０の浮遊容量のみとなる。
【００４３】
よって、本実施例では、容量負荷が従来より小さくなり、信号振幅の減衰や周波数特性の悪化が減少する。ここで、グループ分けの数は複数なら幾つでも良い。ただし、グループの数が少ない方が効果が高い。
【００４４】
なお、送信回路だけでなく受信回路に適用しても良い。
【００４５】
［付記］
（付記項１）前記ダイオードスイッチが各々有する、バイアス電流を流すための抵抗回路を、
前記ダイオードスイッチとは別の、１つの抵抗回路（図２の抵抗回路９）にした
ことを特徴とする請求項１に記載の電子スキャン型超音波観測装置。
【００４６】
付記項１の電子スキャン型超音波観測装置では、抵抗値が小さくなる問題を解消し、受信信号が小さくなることを防止することを可能とする。
【００４７】
（付記項２）前記超音波振動子と前記送信用アナログスイッチとの間に微小信号を遮断する微小信号遮断手段（図５の微小信号遮断回路１３）を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の電子スキャン型超音波観測装置。
【００４８】
付記項２の電子スキャン型超音波観測装置では、送信用マルチプレクサの浮遊容量は電気的接続を絶つことで、受信側への影響を防止し、受信信号の振幅の減衰や周波数特性の悪化を最小限に抑えることを可能とする。
【００４９】
（付記項３）前記送信用アナログスイッチまたは前記受信用アナログスイッチのうち少なくとも一方を、複数のアナログスイッチからなる２つのアナログスイッチグループ群（図６の第１のマルチプレクサ１９及び第２のマルチプレクサ２０）に分け、
一方の前記アナログスイッチ群を、前記アナログスイッチからなる複数のグループ（図６のグループ１９ａ、グループ９ｂおよびグループ１９ｃ）に分け、
他方の前記アナログスイッチ群の各アナログスイッチ単体は、前記複数のグループの各グループに対応してシリーズに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子スキャン型超音波観測装置。
【００５０】
付記項３の電子スキャン型超音波観測装置では、容量負荷が従来より小さくなり、信号振幅の減衰や周波数特性の悪化を減少させることを可能とするという効果を有する。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子スキャン型超音波観測装置によれば、受信用アナログスイッチをダイオードスイッチにより構成したので、アナログスイッチによる負荷を少なくし、送信信号と受信信号の振幅の減少や周波数特性の悪化を抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る超音波観測装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る超音波観測装置の受信回路周辺の構成を示す構成図である。
【図３】ダイオードスイッチを備えた従来の超音波観測装置の要部の構成を示す構成図である。
【図４】図３の等価回路の動作を説明する説明図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る超音波観測装置の構成を示す構成図である。
【図６】本発明の第４実施例に係る超音波観測装置の送信回路周辺の構成を示す構成図である。
【図７】従来例に係る超音波観測装置の構成を示す構成図である。
【図８】図７の送信用マルチプレクサと受信用マルチプレクサが持つスイッチ−グランド間浮遊容量を説明する説明図である。
【図９】図８の等価回路を示す回路図である。
【図１０】図９の等価回路の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…超音波振動子
２…高耐圧アナログスイッチ
３…ダイオードスイッチ
４…送信回路
５…制御回路
６…受信回路
９…抵抗回路
１３…微小信号遮断回路
１９…第１のマルチプレクサ
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…グループ
２０…第２のマルチプレクサ
【図１】
0003585273.tif 000002
【図２】
0003585273.tif 000003
【図３】
0003585273.tif 000004
【図４】
0003585273.tif 000005
【図５】
0003585273.tif 000006
【図６】
0003585273.tif 000007
【図７】
0003585273.tif 000008
【図８】
0003585273.tif 000009
【図９】
0003585273.tif 000010
【図１０】
0003585273.tif 000011