(57)【要約】  被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置を提供する。複数の振動子（２）が配列されたアレイ振動子（１）を備え、前記アレイ振動子（１）が、隣接する複数の前記振動子（２）からなる複数のサブアレイ（３，４）に分割されていて、前記サブアレイ（３，４）を構成する前記振動子（２）の出力が前記サブアレイ（３，４）にそれぞれ対応したスイッチアレイ（５，６）に入力され、前記スイッチアレイ（５，６）の出力が加算遅延線（７，８）のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線（７，８）のサンプルホールド段に入力され、前記加算遅延線（７，８）が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線（７，８）の出力が、同一の前記サブアレイ（３，４）を構成する前記振動子（２）からの出力が加算されたものである。
2009110220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、
前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力され、
前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、
前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記サンプルホールド段が、前置サンプルホールドアンプと後置サンプルホールドアンプを直列接続した構成からなる請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記前置サンプルホールドアンプが、電流入力および電圧出力であり、前記後置サンプルホールドアンプが、電圧入力および電流出力である請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記タップ入力サンプルホールドアンプが、電流出力である請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記タップ入力サンプルホールドアンプと前記後置サンプルホールドアンプとが、同期して動作する請求項４に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の振動子を配列したアレイプローブを有し、被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置として、アレイ振動子を構成する受信サブアレイでの受信信号を遅延加算するために、受信サブアレイにグループ内受信プロセッサが接続されるものが知られている。この、グループ内受信プロセッサは、加算遅延線を形成するように配列されているサンプルホールド回路と幾つかの加算素子を含んでいる。また、グループ内受信プロセッサとして、トランスデューサ素子から加算遅延線の選択されたタップに信号を接続するように構成された、クロスポイントスイッチが配列されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３３０８７号公報（段落［０１２２］、［０１２５］、［０１２６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、受信信号をサンプルホールドされた信号に加算するため、次段のサンプルホールド回路が入力信号をサンプルする際に、入力信号が受信信号の影響により変動してしまっていて、次段のサンプルホールド回路が正確にサンプルホールドすることが困難であるという問題があった。【０００４】
本発明は、上記従来の超音波診断装置の問題を解決するためになされたもので、加算遅延線を構成するサンプルホールド回路が正確に動作する超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の超音波診断装置は、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力され、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものであることを特徴とする。【０００６】
この構成により、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができる。【０００７】
また、本発明の超音波診断装置は、前記サンプルホールド段が、前置サンプルホールドアンプと後置サンプルホールドアンプを直列接続した構成からなることが好ましい。この構成により、サンプルホールド段が、正確に受信信号を後段のサンプルホールド段に伝えることができる。【０００８】
さらに、本発明の超音波診断装置は、前記前置サンプルホールドアンプが、電流入力および電圧出力であり、前記後置サンプルホールドアンプが、電圧入力および電流出力であることが好ましい。このようにすることで、サンプルホールド段を電流入力かつ電流出力とすることができ、電流モードで他の回路と入出力することになるため、高速かつ外来ノイズに強いサンプルホールド段を得ることができる。【０００９】
また、前記タップ入力サンプルホールドアンプが、電流出力であることが好ましい。このようにすることで、電流モードで動作するサンプルホールド段への信号注入が容易になる。【００１０】
さらにまた、前記タップ入力サンプルホールドアンプと前記後置サンプルホールドアンプとが、同期して動作することが好ましい。このようにすることで、受信信号を正確なタイミングでサンプルホールド段に入力することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の超音波診断装置は、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力される。そして、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものとすることで、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、本発明は、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができるという効果を有する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】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、スイッチアレイの詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線の詳細構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線のクロック波形を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、前置サンプルホールドアンプの詳細構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、後置サンプルホールドアンプの詳細構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  アレイ振動子
２  振動子
３、４  サブアレイ
５、６  スイッチアレイ
７、８  加算遅延線
７１、７２、７３  サンプルホールド段
７４、７５、７６、７７  タップ入力サンプルホールドアンプ
８１、８３、８５  前置サンプルホールドアンプ
８２、８４、８６  後置サンプルホールドアンプ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態の超音波診断装置について、図面を用いて説明する。【００１５】
図１は、本発明の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。【００１６】
図１に示すように、アレイ振動子１は、縦方向および横方向の２次元方向にそれぞれ複数個が配列された複数の振動子２から構成されている。アレイ振動子１を構成する振動子２は、隣接した複数の振動子２毎に複数のサブアレイ（３，４）を構成している。このため、アレイ振動子１は複数のサブアレイ（３，４）に分割されていることとなる。図面の煩雑化を避けるため、図１では、第１のサブアレイ３と第２のサブアレイ４のみを例示している。【００１７】
なお、図１では、アレイ振動子１として、複数の振動子２が縦方向および横方向に配列されたマトリックスアレイの例を示したが、本発明の超音波診断装置のアレイ振動子１は、振動子２の配列形態に制限されるものではない。したがって、本発明の超音波診断装置のアレイ振動子１としては、図１で示したマトリックスアレイの他にも、振動子が１次元方向に配列されたリニアアレイや、コンベックスアレイなどにも適用することができる。【００１８】
第１のサブアレイ３の出力は、第１のスイッチアレイ５に入力され、第２のサブアレイ４の出力は、第２のスイッチアレイ６に入力される。第１のスイッチアレイ５の出力は、第１の加算遅延線７に入力され、第２のスイッチアレイ６の出力は、第２の加算遅延線８に入力される。なお、図１では、サブアレイとして第１のサブアレイ３と第２のサブアレイ４のみを例示したため、スイッチアレイおよび加算遅延線についても、それぞれ第１および第２の２つのみを図示したが、本実施形態の超音波装置においてはサブアレイの個数に対応した数の、スイッチアレイと加算遅延線とを有していることは言うまでもない。【００１９】
そして、これらアレイ振動子１、複数のスイッチアレイ（５、６）、複数の加算遅延線（７、８）は、プローブハンドル９に収納されている。【００２０】
加算遅延線（７、８）の出力は、ケーブル１０を経由して超音波診断装置の本体１１の主ビームフォーマ１２に入力される。主ビームフォーマ１２は、同時に複数方向へ指向して複数の受信信号を得ることが可能である。そして、主ビームフォーマ１２の複数の出力は、信号処理部１３で信号処理され、表示部１４に表示される。【００２１】
制御部１５は、スイッチアレイ（５、６）、加算遅延線（７、８）、主ビームフォーマ１２、信号処理部１３、表示部１４などを制御する。【００２２】
アレイ振動子１は、被検体１６と接触する。【００２３】
次に、上記した本実施形態の超音波診断装置における、受信信号の信号処理の流れを詳細に説明する。【００２４】
図１において、アレイ振動子１から超音波パルスが送出され、被検体１６で反射された超音波パルスはアレイ振動子１のサブアレイ（３、４）で受信される。第１のサブアレイ３の各振動子２で受信された受信信号は、第１のスイッチアレイ５を経由して第１の加算遅延線７の入力の１つに入力される。同様に、第２のサブアレイ４の各振動子２で受信された受信信号は、第２のスイッチアレイ６を経由して第２の加算遅延線８の入力の１つに入力される。【００２５】
図２は、本実施形態の超音波診断装置のスイッチアレイの、より詳細な構成を示すものであり、第１のスイッチアレイ５の構成を示すブロック図である。【００２６】
図２に示すように、第１のスイッチアレイ５は、複数のデマルチプレクサ（５１、５２）を有している。第１のサブアレイ３からの受信信号は、例えばデマルチプレクサ５１において、制御部１５からの制御信号により選択された出力端子を経由して第１の加算遅延線７へ入力される。【００２７】
図３は、本実施形態の超音波診断装置の加算遅延線のより詳細な構成を示すものであり、第１の加算遅延線７の構成を示すブロック図である。【００２８】
図３に示すように、第１の加算遅延線７は、サンプルホールド段（７１、７２、７３）、および、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）を有している。第１のスイッチアレイ５を経由した第１のサブアレイ３の各振動子２からの受信信号は、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）の１つに入力され、サンプルホールド段（７１、７２、７３）において加算されて、第１の加算遅延線７の出力となる。この第１の加算遅延線の出力は、主ビームフォーマ１２へ入力される。【００２９】
図４は、本実施形態の超音波診断装置の加算遅延線のさらに詳細な構成を示すものであり、第１の加算遅延線７のより詳細な構成を示すブロック図である。【００３０】
図４に示すように、第１の加算遅延線７のサンプルホールド段７１は、前置サンプルホールドアンプ８１と後置サンプルホールドアンプ８２より構成されている。そして、タップ入力サンプルホールドアンプ７４の出力は、前置サンプルホールドアンプ８１に入力され、前置サンプルホールドアンプ８１の出力は、後置サンプルホールドアンプ８２に入力される。【００３１】
第１のクロック信号ＣＫ１は、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）、および、後置サンプルホールドアンプ（８２、８４、８６）を制御し、第２のクロック信号ＣＫ２は、前置サンプルホールドアンプ（８１、８３、８５）を制御する。したがって、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）、および、後置サンプルホールドアンプ（８２、８４、８６）は同期して動作する。【００３２】
このようにすることで、本実施形態の超音波診断装置における加算遅延線（７、８）では、受信信号を正確なタイミングでサンプルホールド段（７１、７２、７３）に入力することができる。【００３３】
図５は、本実施形態における超音波診断装置の、第１のクロック信号ＣＫ１と、第２のクロック信号ＣＫ２とのタイミング関係を示すタイムチャートである。【００３４】
図５に示すように、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＨの期間であるＴＳ１において、第１のクロック信号ＣＫ１に制御される各サンプルホールドアンプは入力に追随し、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間ＴＨ１において、入力値をホールドする。【００３５】
一方、第２のクロック信号ＣＫ２は、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間に、論理値がＨの期間ＴＳ２があり、この論理値がＨの期間であるＴＳ２において、前段のサンプルホールドアンプがホールドしている値に追随する。【００３６】
従って、スイッチアレイからの受信信号は、タップ入力サンプルホールドアンプ７５によりホールドされた後に、後置サンプルホールドアンプ８２のホールドされた出力と加算されることとなる。このため、次段の前置サンプルホールドアンプ８３が、入力信号をサンプルする期間ＴＳ２において、入力信号はホールドされており、前置サンプルホールドアンプ８３は、正確に入力値をサンプルすることが出来る。【００３７】
期間ＴＳ１と期間ＴＨ１の和が、サンプル間隔ＴＰになる。入力信号の１周期の期間をＴＣとすると、ＴＰ＝ＴＣ／Ｎ（例えばＮ＝８〜１６程度）となる。また、第１の加算遅延線７の遅延時間としては、２ＴＣ程度としてもよい。【００３８】
図６は、本実施形態における超音波診断装置の、前置サンプルホールドアンプ８１の詳細な構成を示すブロック図である。【００３９】
図６に示すように、タップ入力サンプルホールドアンプ７４の電流出力は、電流入力、電圧出力のアンプ８１５に入力され、アンプ８１５の出力は、アンプ８１１の反転入力に入力され、アンプ８１１の出力は、スイッチ８１２を経由してアンプ８１４の反転入力に入力される。なお、アンプ８１４の非反転入力は、ＧＮＤに接地される。また、コンデンサ８１３が、アンプ８１４の反転入力と出力の間に配置される。【００４０】
さらに、アンプ８１４の出力は、アンプ８１１の非反転入力に接続される。このため、前置サンプルホールドアンプ８１は、電圧出力となる。【００４１】
第２のクロック信号ＣＫ２の論理値がＨの期間は、スイッチ８１２がオンとなり、前置サンプルホールドアンプ８１は入力信号に追随する。一方、第２のクロック信号ＣＫ２の論理がＬの期間は、スイッチ８１２がオフとなり入力信号をホールドする。【００４２】
図７は、本実施形態における超音波診断装置の、後置サンプルホールドアンプ８２の詳細な構成を示すブロック図である。なお、タップ入力サンプルホールドアンプ７４も、後置サンプルホールドアンプ８２と同様の図７に示した構造を有している。【００４３】
図７に示すように、前置サンプルホールドアンプ８１の電圧出力は、アンプ８２１の反転入力に入力され、アンプ８２１の出力は、スイッチ８２２を経由してアンプ８２４の反転入力に入力される。コンデンサ８２３が、アンプ８２４の反転入力と出力の間に配置される。さらに、アンプ８２４の出力は、アンプ８２１の非反転入力に接続される。【００４４】
第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＨの期間は、スイッチ８２２がオンとなり、前置サンプルホールドアンプ８２は入力信号に追随する。一方、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間は、スイッチ８２２がオフとなり、入力信号をホールドする。【００４５】
アンプ８２４の出力は電圧入力、電流出力のアンプ８２５に入力され、後置サンプルホールドアンプ８２の出力は、電流出力となる。【００４６】
さらに、図７に示す構成を有するタップ入力サンプルホールドアンプ７５も、後置サンプルホールドアンプ８２と同様に電流出力となっているので、後置サンプルホールドアンプ８２の電流出力は加算されて、電流入力の前置サンプルホールドアンプ８３に入力される。【００４７】
このように、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）の出力を電流モード出力とすることにより、高速高精度で信号を加算することが可能となる。なお、この場合のサンプルホールド段の電流利得は、１倍となる。【００４８】
このようにして得られたサブアレイ（３、４）の遅延加算出力は、ケーブル１０を経由して主ビームフォーマ１２に入力され、主ビームフォーマ１２の並列処理された複数の指向性を有する受信遅延加算出力は、信号処理部１３で信号処理され、表示部１４に表示される。【００４９】
以上説明したような、本発明の実施の形態にかかる超音波診断装置によれば、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力される。そして、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものとすることで、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、本発明は、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができるという効果を有する超音波診断装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる超音波診断装置は、アレイ振動子の各サブアレイの受信信号を正確に遅延加算できるという効果を有し、複数の振動子を配列したアレイプローブを有し、被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置等として、産業上有用である。
【図１】
2009110220.tif 000003
【図２】
2009110220.tif 000004
【図３】
2009110220.tif 000005
【図４】
2009110220.tif 000006
【図５】
2009110220.tif 000007
【図６】
2009110220.tif 000008
【図７】
2009110220.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月1日(2010.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、
前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力され、
前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、
前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記サンプルホールド段が、前置サンプルホールドアンプと後置サンプルホールドアンプを直列接続した構成からなる請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記前置サンプルホールドアンプが、電流入力および電圧出力であり、前記後置サンプルホールドアンプが、電圧入力および電流出力である請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記タップ入力サンプルホールドアンプが、電流出力である請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記タップ入力サンプルホールドアンプと前記後置サンプルホールドアンプとが、同期して動作する請求項４に記載の超音波診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の振動子を配列したアレイプローブを有し、被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置として、アレイ振動子を構成する受信サブアレイでの受信信号を遅延加算するために、受信サブアレイにグループ内受信プロセッサが接続されるものが知られている。この、グループ内受信プロセッサは、加算遅延線を形成するように配列されているサンプルホールド回路と幾つかの加算素子を含んでいる。また、グループ内受信プロセッサとして、トランスデューサ素子から加算遅延線の選択されたタップに信号を接続するように構成された、クロスポイントスイッチが配列されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３０８７号公報（段落［０１２２］、［０１２５］、［０１２６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、受信信号をサンプルホールドされた信号に加算するため、次段のサンプルホールド回路が入力信号をサンプルする際に、入力信号が受信信号の影響により変動してしまっていて、次段のサンプルホールド回路が正確にサンプルホールドすることが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の超音波診断装置の問題を解決するためになされたもので、加算遅延線を構成するサンプルホールド回路が正確に動作する超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の超音波診断装置は、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力され、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものであることを特徴とする。
【０００７】
この構成により、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができる。
【０００８】
また、本発明の超音波診断装置は、前記サンプルホールド段が、前置サンプルホールドアンプと後置サンプルホールドアンプを直列接続した構成からなることが好ましい。この構成により、サンプルホールド段が、正確に受信信号を後段のサンプルホールド段に伝えることができる。
【０００９】
さらに、本発明の超音波診断装置は、前記前置サンプルホールドアンプが、電流入力および電圧出力であり、前記後置サンプルホールドアンプが、電圧入力および電流出力であることが好ましい。このようにすることで、サンプルホールド段を電流入力かつ電流出力とすることができ、電流モードで他の回路と入出力することになるため、高速かつ外来ノイズに強いサンプルホールド段を得ることができる。
【００１０】
また、前記タップ入力サンプルホールドアンプが、電流出力であることが好ましい。このようにすることで、電流モードで動作するサンプルホールド段への信号注入が容易になる。
【００１１】
さらにまた、前記タップ入力サンプルホールドアンプと前記後置サンプルホールドアンプとが、同期して動作することが好ましい。このようにすることで、受信信号を正確なタイミングでサンプルホールド段に入力することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の超音波診断装置は、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力される。そして、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものとすることで、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、本発明は、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができるという効果を有する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】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、スイッチアレイの詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線の詳細構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線のクロック波形を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、前置サンプルホールドアンプの詳細構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、後置サンプルホールドアンプの詳細構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態の超音波診断装置について、図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、アレイ振動子１は、縦方向および横方向の２次元方向にそれぞれ複数個が配列された複数の振動子２から構成されている。アレイ振動子１を構成する振動子２は、隣接した複数の振動子２毎に複数のサブアレイ（３，４）を構成している。このため、アレイ振動子１は複数のサブアレイ（３，４）に分割されていることとなる。図面の煩雑化を避けるため、図１では、第１のサブアレイ３と第２のサブアレイ４のみを例示している。
【００１７】
なお、図１では、アレイ振動子１として、複数の振動子２が縦方向および横方向に配列されたマトリックスアレイの例を示したが、本発明の超音波診断装置のアレイ振動子１は、振動子２の配列形態に制限されるものではない。したがって、本発明の超音波診断装置のアレイ振動子１としては、図１で示したマトリックスアレイの他にも、振動子が１次元方向に配列されたリニアアレイや、コンベックスアレイなどにも適用することができる。
【００１８】
第１のサブアレイ３の出力は、第１のスイッチアレイ５に入力され、第２のサブアレイ４の出力は、第２のスイッチアレイ６に入力される。第１のスイッチアレイ５の出力は、第１の加算遅延線７に入力され、第２のスイッチアレイ６の出力は、第２の加算遅延線８に入力される。なお、図１では、サブアレイとして第１のサブアレイ３と第２のサブアレイ４のみを例示したため、スイッチアレイおよび加算遅延線についても、それぞれ第１および第２の２つのみを図示したが、本実施形態の超音波装置においてはサブアレイの個数に対応した数の、スイッチアレイと加算遅延線とを有していることは言うまでもない。
【００１９】
そして、これらアレイ振動子１、複数のスイッチアレイ（５、６）、複数の加算遅延線（７、８）は、プローブハンドル９に収納されている。
【００２０】
加算遅延線（７、８）の出力は、ケーブル１０を経由して超音波診断装置の本体１１の主ビームフォーマ１２に入力される。主ビームフォーマ１２は、同時に複数方向へ指向して複数の受信信号を得ることが可能である。そして、主ビームフォーマ１２の複数の出力は、信号処理部１３で信号処理され、表示部１４に表示される。
【００２１】
制御部１５は、スイッチアレイ（５、６）、加算遅延線（７、８）、主ビームフォーマ１２、信号処理部１３、表示部１４などを制御する。
【００２２】
アレイ振動子１は、被検体１６と接触する。
【００２３】
次に、上記した本実施形態の超音波診断装置における、受信信号の信号処理の流れを詳細に説明する。
【００２４】
図１において、アレイ振動子１から超音波パルスが送出され、被検体１６で反射された超音波パルスはアレイ振動子１のサブアレイ（３、４）で受信される。第１のサブアレイ３の各振動子２で受信された受信信号は、第１のスイッチアレイ５を経由して第１の加算遅延線７の入力の１つに入力される。同様に、第２のサブアレイ４の各振動子２で受信された受信信号は、第２のスイッチアレイ６を経由して第２の加算遅延線８の入力の１つに入力される。
【００２５】
図２は、本実施形態の超音波診断装置のスイッチアレイの、より詳細な構成を示すものであり、第１のスイッチアレイ５の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２に示すように、第１のスイッチアレイ５は、複数のデマルチプレクサ（５１、５２）を有している。第１のサブアレイ３からの受信信号は、例えばデマルチプレクサ５１において、制御部１５からの制御信号により選択された出力端子を経由して第１の加算遅延線７へ入力される。
【００２７】
図３は、本実施形態の超音波診断装置の加算遅延線のより詳細な構成を示すものであり、第１の加算遅延線７の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図３に示すように、第１の加算遅延線７は、サンプルホールド段（７１、７２、７３）、および、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）を有している。第１のスイッチアレイ５を経由した第１のサブアレイ３の各振動子２からの受信信号は、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）の１つに入力され、サンプルホールド段（７１、７２、７３）において加算されて、第１の加算遅延線７の出力となる。この第１の加算遅延線の出力は、主ビームフォーマ１２へ入力される。
【００２９】
図４は、本実施形態の超音波診断装置の加算遅延線のさらに詳細な構成を示すものであり、第１の加算遅延線７のより詳細な構成を示すブロック図である。
【００３０】
図４に示すように、第１の加算遅延線７のサンプルホールド段７１は、前置サンプルホールドアンプ８１と後置サンプルホールドアンプ８２より構成されている。そして、タップ入力サンプルホールドアンプ７４の出力は、前置サンプルホールドアンプ８１に入力され、前置サンプルホールドアンプ８１の出力は、後置サンプルホールドアンプ８２に入力される。
【００３１】
第１のクロック信号ＣＫ１は、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）、および、後置サンプルホールドアンプ（８２、８４、８６）を制御し、第２のクロック信号ＣＫ２は、前置サンプルホールドアンプ（８１、８３、８５）を制御する。したがって、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）、および、後置サンプルホールドアンプ（８２、８４、８６）は同期して動作する。
【００３２】
このようにすることで、本実施形態の超音波診断装置における加算遅延線（７、８）では、受信信号を正確なタイミングでサンプルホールド段（７１、７２、７３）に入力することができる。
【００３３】
図５は、本実施形態における超音波診断装置の、第１のクロック信号ＣＫ１と、第２のクロック信号ＣＫ２とのタイミング関係を示すタイムチャートである。
【００３４】
図５に示すように、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＨの期間であるＴＳ１において、第１のクロック信号ＣＫ１に制御される各サンプルホールドアンプは入力に追随し、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間ＴＨ１において、入力値をホールドする。
【００３５】
一方、第２のクロック信号ＣＫ２は、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間に、論理値がＨの期間ＴＳ２があり、この論理値がＨの期間であるＴＳ２において、前段のサンプルホールドアンプがホールドしている値に追随する。
【００３６】
従って、スイッチアレイからの受信信号は、タップ入力サンプルホールドアンプ７５によりホールドされた後に、後置サンプルホールドアンプ８２のホールドされた出力と加算されることとなる。このため、次段の前置サンプルホールドアンプ８３が、入力信号をサンプルする期間ＴＳ２において、入力信号はホールドされており、前置サンプルホールドアンプ８３は、正確に入力値をサンプルすることが出来る。
【００３７】
期間ＴＳ１と期間ＴＨ１の和が、サンプル間隔ＴＰになる。入力信号の１周期の期間をＴＣとすると、ＴＰ＝ＴＣ／Ｎ（例えばＮ＝８〜１６程度）となる。また、第１の加算遅延線７の遅延時間としては、２ＴＣ程度としてもよい。
【００３８】
図６は、本実施形態における超音波診断装置の、前置サンプルホールドアンプ８１の詳細な構成を示すブロック図である。
【００３９】
図６に示すように、タップ入力サンプルホールドアンプ７４の電流出力は、電流入力、電圧出力のアンプ８１５に入力され、アンプ８１５の出力は、アンプ８１１の反転入力に入力され、アンプ８１１の出力は、スイッチ８１２を経由してアンプ８１４の反転入力に入力される。なお、アンプ８１４の非反転入力は、ＧＮＤに接地される。また、コンデンサ８１３が、アンプ８１４の反転入力と出力の間に配置される。
【００４０】
さらに、アンプ８１４の出力は、アンプ８１１の非反転入力に接続される。このため、前置サンプルホールドアンプ８１は、電圧出力となる。
【００４１】
第２のクロック信号ＣＫ２の論理値がＨの期間は、スイッチ８１２がオンとなり、前置サンプルホールドアンプ８１は入力信号に追随する。一方、第２のクロック信号ＣＫ２の論理がＬの期間は、スイッチ８１２がオフとなり入力信号をホールドする。
【００４２】
図７は、本実施形態における超音波診断装置の、後置サンプルホールドアンプ８２の詳細な構成を示すブロック図である。なお、タップ入力サンプルホールドアンプ７４も、後置サンプルホールドアンプ８２と同様の図７に示した構造を有している。
【００４３】
図７に示すように、前置サンプルホールドアンプ８１の電圧出力は、アンプ８２１の反転入力に入力され、アンプ８２１の出力は、スイッチ８２２を経由してアンプ８２４の反転入力に入力される。コンデンサ８２３が、アンプ８２４の反転入力と出力の間に配置される。さらに、アンプ８２４の出力は、アンプ８２１の非反転入力に接続される。
【００４４】
第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＨの期間は、スイッチ８２２がオンとなり、前置サンプルホールドアンプ８２は入力信号に追随する。一方、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間は、スイッチ８２２がオフとなり、入力信号をホールドする。
【００４５】
アンプ８２４の出力は電圧入力、電流出力のアンプ８２５に入力され、後置サンプルホールドアンプ８２の出力は、電流出力となる。
【００４６】
さらに、図７に示す構成を有するタップ入力サンプルホールドアンプ７５も、後置サンプルホールドアンプ８２と同様に電流出力となっているので、後置サンプルホールドアンプ８２の電流出力は加算されて、電流入力の前置サンプルホールドアンプ８３に入力される。
【００４７】
このように、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）の出力を電流モード出力とすることにより、高速高精度で信号を加算することが可能となる。なお、この場合のサンプルホールド段の電流利得は、１倍となる。
【００４８】
このようにして得られたサブアレイ（３、４）の遅延加算出力は、ケーブル１０を経由して主ビームフォーマ１２に入力され、主ビームフォーマ１２の並列処理された複数の指向性を有する受信遅延加算出力は、信号処理部１３で信号処理され、表示部１４に表示される。
【００４９】
以上説明したような、本発明の実施の形態にかかる超音波診断装置によれば、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力される。そして、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものとすることで、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、本発明は、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができるという効果を有する超音波診断装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる超音波診断装置は、アレイ振動子の各サブアレイの受信信号を正確に遅延加算できるという効果を有し、複数の振動子を配列したアレイプローブを有し、被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置等として、産業上有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１                アレイ振動子
２                振動子
３、４            サブアレイ
５、６            スイッチアレイ
７、８            加算遅延線
７１、７２、７３  サンプルホールド段
７４、７５、７６、７７  タップ入力サンプルホールドアンプ
８１、８３、８５  前置サンプルホールドアンプ
８２、８４、８６  後置サンプルホールドアンプ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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