(57)【要約】【課題】本発明の課題は、受信アンプの飽和の制約が軽減され１段の増幅器で必要な信号振幅まで増幅することができ、ハイパスフィルタが不要になり、安価で小規模な回路構成で実現できる超音波診断装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、超音波振動子より基本波帯域で音波を被検体に送波し、前記被検体で発生するハーモニック信号を超音波振動子で受信し、受信したハーモニック信号をインダクタよりなる並列共振回路を介し、増幅器で増幅して超音波断層画像を表示する超音波診断装置において、前記並列共振回路用のインダクタの一部にコンデンサを接続して基本波成分低減フィルタを構成することを特徴とするものである。【選択図】      図１
2006051239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子より基本波帯域で音波を被検体に送波し、前記被検体で発生するハーモニック信号を超音波振動子で受信し、受信したハーモニック信号をインダクタよりなる並列共振回路を介し、増幅器で増幅して超音波断層画像を表示する超音波診断装置において、
前記並列共振回路用のインダクタの一部にコンデンサを接続して基本波成分低減フィルタを構成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
基本波成分低減フィルタを構成するコンデンサの容量値を可変できるように構成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
基本波成分低減フィルタを構成するインダクタのインダクタンス値を可変できるように構成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
超音波振動子より基本波帯域で音波を被検体に送波し、前記被検体で発生するハーモニック信号を超音波振動子で受信し、受信したハーモニック信号をインダクタよりなる並列共振回路を介して出力する超音波プローブにおいて、
前記並列共振回路用のインダクタの一部にコンデンサを接続して基本波成分低減フィルタを構成することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項５】
基本波成分低減フィルタを構成するコンデンサの容量値を可変できるように構成することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
基本波成分低減フィルタを構成するインダクタのインダクタンス値を可変できるように構成することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子より基本波帯域で音波を被検体に送波し、前記被検体で発生するハーモニック信号を超音波振動子で受信し、受信したハーモニック信号をインダクタよりなる並列共振回路を介し、増幅器で増幅して超音波断層画像を表示する超音波診断装置及び超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３（ａ）は従来の超音波診断装置の受信回路を示す構成説明図である。すなわち、超音波振動子１１より基本波帯域で音波を被検体に送波し、前記被検体で発生するハーモニック信号を超音波振動子１１で受信する。超音波振動子１１で受信したハーモニック信号は、受信信号伝送線路１２のケーブル容量Ｃ１およびパターン容量Ｃ２等の容量成分を補償する並列チューニング回路１３を介して後、第１の受信アンプ１４で増幅し、ハイパスフィルタ１５で基本波成分を除去した後、第２の受信アンプ１６で増幅して超音波断層画像を表示する。
【０００３】
近年、送信信号のほぼ２倍の周波数であるハーモニック成分の受信信号で、超音波断層画像を構成する手法が用いられるようになった。受信信号のハーモニック成分は、基本波成分（送信信号とほぼ同じ周波数）に比べ、信号振幅が小さく、例えば、基本波成分に比べ−１０ｄＢ程度である。そのため、ハーモニック成分と基本波成分が混在した受信信号を増幅すると、必要なハーモニック成分を得る前に、基本波成分のために、受信アンプが飽和していた。そこで、図３（ａ）に示すような受信回路では、第１の受信アンプ１４と第２の受信アンプ１６の２段構成とし、第１の受信アンプ１４で、受信信号に基本波成分が混在していても、飽和しないレベルまで増幅し、第２の受信アンプ１６の前に基本波成分を除去するハイパスフィルタ１５を設け、第２の受信アンプ１６でハーモニック成分のみを必要な信号レベルまで増幅していた。
【０００４】
図３（ｂ）は図３（ａ）の並列チューニング回路１３の具体例を示す回路図である。すなわち、受信信号伝送線路１２には第１のインダクタＬ１の一端が接続され、第１のインダクタＬ１の他端は接地される。また、前記受信信号伝送線路１２には第２のインダクタＬ２の一端が接続され、第２のインダクタＬ２の他端は第１のスイッチ１７を介して接地される。さらに、前記受信信号伝送線路１２には第３のインダクタＬ３の一端が接続され、第３のインダクタＬ３の他端は第２のスイッチ１８を介して接地される。しかして、受信信号伝送線路１２のケーブル容量Ｃ１およびパターン容量Ｃ２等の容量成分値に合った補償をするように並列チューニング回路の第１のスイッチ１７および第２のスイッチ１８を選択的に切換えて並列インダクタを選択して、受信信号の損失を軽減している。
【特許文献１】特開平１１−１８８０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の超音波診断装置では、受信アンプが２段必要であるばかりでなく、ハイパスフィルタが必要であり、受信回路規模を増大させ、高価な超音波診断装置となっていた。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、並列チューニング回路用のインダクタの一部にコンデンサを接続して基本波成分低減フィルタを構成することにより、受信アンプの飽和の制約が軽減され１段の増幅器で必要な信号振幅まで増幅することができ、ハイパスフィルタが不要になり、安価で小規模な回路構成で実現できる超音波診断装置及び超音波プローブ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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、超音波振動子より基本波帯域で音波を被検体に送波し、前記被検体で発生するハーモニック信号を超音波振動子で受信し、受信したハーモニック信号をインダクタよりなる並列共振回路を介し、増幅器で増幅して超音波断層画像を表示する超音波診断装置において、前記並列共振回路用のインダクタの一部にコンデンサを接続して基本波成分低減フィルタを構成することを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明は、超音波振動子より基本波帯域で音波を被検体に送波し、前記被検体で発生するハーモニック信号を超音波振動子で受信し、受信したハーモニック信号をインダクタよりなる並列共振回路を介し、増幅器で増幅する超音波プローブにおいて、前記並列共振回路用のインダクタの一部にコンデンサを接続して基本波成分低減フィルタを構成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の超音波診断装置及び超音波プローブは、並列チューニング回路用のインダクタの一部にコンデンサを接続して基本波成分低減フィルタを構成することにより、受信アンプの飽和の制約が軽減され１段の増幅器で必要な信号振幅まで増幅することができ、且つハイパスフィルタが不要になり、ハーモニックイメージングに対応した超音波診断装置が、安価で小規模な回路構成で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態例に係る超音波診断装置を示す構成説明図である。すなわち、超音波診断システムの動作タイミングを決める基準クロック発生器３１から発生された信号と、操作パネル等で設定された条件でシステムを制御するシステム制御部３２からの信号は送信遅延回路３３に出力される。前記送信遅延回路３３では基準クロック発生器３１から入力された信号とシステム制御部３２から入力された信号から、送信部により超音波の送信ビーム形状を形成する為に基本波信号帯域を有した信号にそれぞれ異なった遅延時間を与えたＮ個の信号を発生して送信部３４に出力される。前記送信部３４では送信遅延回路３３から入力された信号を、超音波振動子から音波を送波するのに必要な振幅に通常数十ボルトのパルス波形に増幅した送信用の電気信号として超音波振動子３５に出力される。前記超音波振動子３５では送信部３４から入力された送信用の電気信号を圧電振動子で超音波に変換したパルス状の音波を被検体に送波する。前記被検体内部の音響インピーダンスの異なる境界面から反射される音波を前記超音波振動子３５で受波し電気信号に変換して並列共振回路・基本波成分低減フィルタ３６に出力される。前記超音波振動子３５で変換された電気信号には送信信号により送られた基本波成分と被検体内部で新たに発生するハーモニック成分が含まれている。前記並列共振回路・基本波成分低減フィルタ３６の並列共振回路部は並列インダクタを選択して、所定の周波数における信号の損失を軽減する受信チューニング回路として機能し、また、並列共振回路・基本波成分低減フィルタ３６の基本波成分低減フィルタ部は、送信周波数の２倍の周波数のハーモニック成分を使って、超音波診断画像を生成するハーモニックイメージング技術において、不要な基本波成分（送信周波数の１倍）を低減するフィルタ回路である。前記並列共振回路・基本波成分低減フィルタ３６では、並列共振回路部のインダクタを基本波成分低減フィルタ部と共通化している。前記並列共振回路・基本波成分低減フィルタ３６で基本波成分を削除された信号は前置増幅器３７に出力される。前記前置増幅器３７では並列共振回路・基本波成分低減フィルタ３６から入力された信号を後段のＡＤＣ（アナログ・デジタル変換）・遅延回路の入力ダイナミックレンジに合うレベルに増幅してＡＤＣ・遅延回路３８に出力される。前記ＡＤＣ・遅延回路３８では前置増幅器３７から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し各入力信号に遅延時間を与えて加算器３９に出力される。前記加算器３９ではＡＤＣ・遅延回路３８から入力されたそれぞれ遅延時間を与えた信号を加算して信号処理部４０に出力される。前記信号処理部４０では加算器３９から入力された信号から基本波成分をデジタルフィルタで減衰させてハーモニック信号を取り出しモニタ部４１に出力される。前記モニタ部４１では信号処理部４０から入力されたハーモニック信号により超音波断層画像を表示する。
【００１２】
なお、前記送信遅延回路３３、送信部３４、超音波振動子３５、並列共振回路・基本波成分低減フィルタ３６、前置増幅器３７及びＡＤＣ・遅延回路３８は超音波プローブとして構成される。超音波プローブはスペースの制約、発熱の制約があるため、なるべく簡素な構造とすることが一般的である。この構成のうち、一般的な超音波プローブを構成するのは超音波振動子３５くらいであり、その他の構成はプローブに入っていてもよい。
【００１３】
図２（ａ）は本発明の実施形態例に係る並列共振回路・基本波成分低減フィルタの一例を示す回路図である。すなわち、受信信号伝送線路５１には第１のインダクタＬ４の一端が接続され、第１のインダクタＬ４の他端は接地される。また、前記受信信号伝送線路５１には第２のインダクタＬ５の一端が接続され、第２のインダクタＬ５の他端は第１のスイッチ５２を介して接地される。さらに、前記受信信号伝送線路５１には第３のインダクタＬ６の一端が接続され、第３のインダクタＬ６の他端は、第２のスイッチ５３を介して接地されると共に、第３のスイッチ５４及び第４のスイッチ５５のそれぞれ一端に接続される。第３のスイッチ５４の他端は第１のコンデンサＣ５を介して接地され、第４のスイッチ５５の他端は第２のコンデンサＣ６を介して接地される。しかして、受信信号伝送線路５１のケーブル容量Ｃ３およびパターン容量Ｃ４等の容量成分値に合った補償をするように並列チューニング回路の第１のスイッチ５２および第２のスイッチ５３を選択的に切換えて並列インダクタを選択して、受信信号の損失を軽減している。また、スイッチ５３をＯＦＦして第３のスイッチ５４及び第４のスイッチ５５を選択的に切換えることより、並列チューニング回路の第３のインダクタＬ６と直列に第１のコンデンサＣ５及び第２のコンデンサＣ６を選択して接続することにより、ノッチフィルタを形成し、このノッチフィルタにより、ハーモニックイメージング時の基本波成分を削除している。
【００１４】
インダクタに接続するコンデンサを１つまたは複数選択することにより、使用する送信周波数などにより異なってくるフィルタ特性の多様性に対応できる。例えば、コンデンサの値を大きくすると、ノッチフィルタの共振周波数は低くなり、必要な帯域よりさらに低くすれば、ハイパスフィルタとして機能する。スイッチはバイポーラトランジスタスイッチが寄生容量が小さく適している。この他に、アナログスイッチやマルチプレクサを用いてもよい。
【００１５】
図２（ｂ）は本発明の実施形態例に係る並列共振回路・基本波成分低減フィルタの他の例を示す回路図である。すなわち、受信信号伝送線路６１には第１のインダクタＬ７の一端が接続され、第１のインダクタＬ７の他端は接地される。また、前記受信信号伝送線路６１には第２のインダクタＬ８の一端が接続され、第２のインダクタＬ８の他端は第１のスイッチ６２を介して接地されると共に第２のスイッチ６３の一端に接続される。さらに、前記受信信号伝送線路６１には第３のインダクタＬ９の一端が接続され、第３のインダクタＬ９の他端は第３のスイッチ６４の一端に接続されると共に第４のスイッチ６５を介して接地される。前記第２のスイッチ６３の他端及び第３のスイッチ６４の他端は共通にしてコンデンサＣの一端に接続され、前記コンデンサＣの他端は接地される。
【００１６】
しかして、受信信号伝送線路６１のケーブル容量Ｃ７およびパターン容量Ｃ８等の容量成分値に合った補償をするように並列チューニング回路の第１のスイッチ６２及び第４のスイッチ６５を選択的に切換えて第２のインダクタＬ８及び第３のインダクタＬ９を選択して接地することにより、受信信号の損失を軽減している。また、スイッチ６２とは排他的に第２のスイッチ６３を、及びスイッチ６５とは排他的に第３のスイッチ６４を選択的に切換えることより、コンデンサＣと直列に第２のインダクタＬ８及び第３のインダクタＬ９を選択して接続することにより、ノッチフィルタを形成し、このノッチフィルタにより、ハーモニックイメージング時の基本波成分を低減している。
【００１７】
このように、コンデンサを選択する代わりにインダクタを切換えても、同様の機能を実現できる。
【００１８】
以上のように、従来は受信アンプ２段及びハイパスフィルタまたはノッチフィルタが必要であったが、本発明では初段の受信アンプの前に基本波成分を低減する基本波成分低減フィルタを構成するため、受信アンプの飽和の制約が軽減され１段の受信アンプで必要な信号振幅まで増幅することが可能になる。それにより、次段の受信アンプは不要になる。また、従来のハイパスフィルタも、並列チューニング回路にコンデンサの選択回路を追加したことで不要になる。したがって、ハーモニックイメージングに対応した超音波診断装置が、安価で小規模な回路構成で実現できる。
【００１９】
なお、本発明は、上記実施形態例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態例に係る超音波診断装置を示す構成説明図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る並列共振回路・基本波成分低減フィルタを示す回路図である。
【図３】従来の超音波診断装置の受信回路を示す構成説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
３１…基準クロック発生器、３２…システム制御部、３３…送信遅延回路、３４…送信部、３５…超音波振動子、３６…並列共振回路・基本波成分低減フィルタ、３７…前置増幅器、３８…ＡＤＣ・遅延回路、３９…加算器、４０…信号処理部、４１…モニタ部。
【図１】
2006051239.tif 000003
【図２】
2006051239.tif 000004
【図３】
2006051239.tif 000005