(57)【要約】【課題】  無駄な発熱を軽減することで送信電力の制限を少なくする。【解決手段】  トランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン端子をそれぞれ超音波振動子６の一端に接続する。トランジスタＱ１のソース端子にコンデンサＣを介して前置増幅器７の入力端子を接続する。トランジスタＱ２のソース端子に前置増幅器７の入力端子を接続する。トランジスタＱ１のソース端子と送信電圧ＶＨを出力する電源Ｐ１との間に、ダイオードＤ３，Ｄ４からなる素子群を設ける。この素子群の両端に生じる電荷を放電するように抵抗器Ｒ３を設ける。トランジスタＱ２のソース端子とグランドとの間にダイオードＤ５，Ｄ６からなる素子群を設ける。この素子群の両端に生じる電荷を放電するように抵抗器Ｒ４を設ける。【選択図】      図１
2006136630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の端子を備え前記第１の端子と前記第２の端子との間に送信電圧が印加された際に超音波を放出するとともに、反射超音波を受けて受信電圧を前記第１の端子から出力する超音波振動子と、
電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第１導電型の第１のトランジスタと、
電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第２導電型の第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に入力端子が接続された増幅器と、
一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記入力端子に接続されたコンデンサと、
一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記送信電圧の電源線に接続され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第１の素子群と、
前記第１の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段と、
一端が前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が接地され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第２の素子群と、
前記第２の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段とを具備する超音波プローブと、
送信期間とこれに続く受信期間とを含む周期的なレート期間の開始タイミング毎に、第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧への立ち上がりと前記第２の電圧から前記第１の電圧への立ち下がりとを繰り返すとともに、前記開始タイミングにて立ち下がった前記レート期間における前記受信期間には前記第２の電圧を維持し、前記開始タイミングにて立ち上がった前記レート期間における前記受信期間には前記第１の電圧を維持する信号を前記第１のトランジスタの制御端子に供給する第１の供給手段と、
前記レート期間の開始タイミング毎に、第３の電圧から前記第３の電圧よりも高い第４の電圧への立ち上がりと前記第４の電圧から前記第３の電圧への立ち下がりとを繰り返すとともに、前記開始タイミングにて立ち下がった前記レート期間における前記受信期間には前記第４の電圧を維持し、前記開始タイミングにて立ち上がった前記レート期間における前記受信期間には前記第３の電圧を維持する信号を前記第２のトランジスタの制御端子に供給する第２の供給手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の素子群または前記第２の素子群は、互いに逆極性に並列に接続された２つのダイオードを含む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】
前記第１のトランジスタはＰ型の電界効果トランジスタであり、
前記第２のトランジスタはＮ型の電界効果トランジスタであり、
さらに前記第１および前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第１端および第２端がそれぞれドレイン端子およびソース端子であ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】
前記第１の供給手段は、前記第１の電圧を、前記送信電圧を基準として前記第１のトランジスタにおける前記電流通路が低インピーダンス状態となる電圧とし、前記第２の電圧を、前記送信電圧を基準として前記第１のトランジスタにおける前記電流通路が高インピーダンス状態となる電圧とした前記信号を供給することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第２の供給手段は、前記第３の電圧を、前記グランド電位を基準として前記第２のトランジスタにおける前記電流通路が高インピーダンス状態となる電圧とし、前記第４の電圧を、前記グランド電位を基準として前記第２のトランジスタにおける前記電流通路が低インピーダンス状態となる電圧とした前記信号を供給することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
第１および第２の端子を備え前記第１の端子と前記第２の端子との間に送信電圧が印加された際に超音波を放出するとともに、反射超音波を受けて受信電圧を前記第１の端子から出力する超音波振動子と、
電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第１導電型の第１のトランジスタと、
電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第２導電型の第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に入力端子が接続された増幅器と、
一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記入力端子に接続されたコンデンサと、
一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記送信電圧の電源線に接続され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第１の素子群と、
前記第１の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段と、
一端が前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が接地され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第２の素子群と、
前記第２の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段とを具備したことを特徴とする超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送受信部を内蔵する超音波プローブを備えた超音波診断装置およびこの超音波診断装置で利用可能な超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波画像のコントラスト分解能の改善およびアーチファクトの低減を目的として、パルスインバージョン法を使ったハーモニック断層表示の適用が考えられている。パルスインバージョン法とは、１本の超音波ラスタを構築する上で、位相が１８０度異なる超音波信号でそれぞれ送信を行い、異なった送信信号で得られた受信信号を加算する。これによって、送信パルスで発生する生体内の非線形受信信号のみ得ることができる。
【０００３】
図３はパルスインバージョン法を実現する超音波診断装置の従来例の構成を示す図である。図４は図３中の各部の信号の波形とタイミング関係とを示す図である。
【０００４】
以下に、図３および図４を参照して従来の超音波診断装置について説明する。この説明の中で、ＦＥＴの状態としてＯＮおよびＯＦＦという表現を便宜上使うが、ＯＮ状態とはソース−ドレイン間インピーダンスが低い状態を示し、ＯＦＦ状態とは逆にインピーダンスが高い状態を示す。
【０００５】
図３に示す超音波診断装置は、装置本体１０１および超音波プローブ１０２を含む。さらに装置本体１０１はさらに、レート信号生成部１を含む。超音波プローブ１０２はさらに、バッファ２，３、レベルシフタ４，５、超音波振動子６、前置増幅器７、トランジスタＱ１，Ｑ２、電源Ｐ１，Ｐ２、抵抗器Ｒ１，Ｒ２およびダイオードＤ１，Ｄ２を含む。なお、トランジスタＱ１としては、Ｐ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が適用される。トランジスタＱ２としては、Ｎ型の電界効果トランジスタが適用される。
【０００６】
レート信号生成部１は、送信コントロール用の信号ａを出力する。信号ａは図４に示すように、立ち上がりと立ち下がりとをそれぞれ一定の繰り返し周期で繰り返す信号であり、超音波の送信繰り返し信号に相当している。以降においては、信号ａをレート信号と呼ぶ。レート信号ａの立ち下がりエッジが超音波の送信の時相と一致しており、表示される断層像上ではプローブ表面に相当する。レート信号ａは、バッファ２，３に入力される。
【０００７】
レート信号ａは、装置本体１０１から超音波プローブ１０２へ伝送される途上で波形が歪む。バッファ２，３は、レート信号ａの波形を整形した上でレベルシフタ４，５へ送る。レベルシフタ４は、トランジスタＱ１のソース端子Ｓが電源Ｐ１の電圧値ＶＨになっているため、この電圧値ＶＨを基準にトランジスタＱ１のドレイン−ソース間が十分ＯＮする振幅ＶＤを持ち、図４に示すような波形の信号ｂに変換する。レベルシフタ５は、トランジスタＱ２のソース端子Ｓが電源Ｐ２の電圧値ＶＮになっているため、この電圧値ＶＮを基準にトランジスタＱ２のドレイン−ソース間が十分ＯＮする振幅ＶＤを持ち、図４に示すような波形の信号Ｃに変換する。
【０００８】
まず、この超音波診断装置における送信時の動作について説明する。  
初期状態として、信号ｂがハイレベル状態で、信号ｃがローレベル状態にある。この時、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２はともにＯＦＦ状態である。この時のトランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン端子の電位、すなわち超音波振動子６に供給される信号ｄの電圧値は、抵抗器Ｒ１のグランド電位ＶＧで決まり、零ボルトとなる。次に信号ｂのみがローレベルになると、トランジスタＱ１のみがＯＮ状態になるため、信号ｄは電源Ｐ１の電圧値ＶＨになる。信号ｄが電圧値ＶＨになった瞬間、超音波振動子６にパルス電流が流れるが、超音波振動子６は容量特性を有するため電荷がチャージされて超音波振動子６の両端の電圧値がＶＨとなる。次に信号ｂおよび信号ｃがともにハイレベルになると、トランジスタＱ１がＯＦＦ状態で、トランジスタＱ２がＯＮ状態になるため、信号ｄは電源Ｐ２の電圧値ＶＮになる。同様に超音波振動子６は、負電荷がチャージされて電圧値がＶＮとなる。次に信号ｂがハイレベル状態で、信号ｃがローレベル状態になると、トランジスタＱ１，Ｑ２がともにＯＦＦ状態になるため、超音波振動子６でチャージされた電荷は抵抗器Ｒ１を通って放電される。この繰り返し動作で超音波振動子６から超音波が送波される。
【０００９】
次に受信時の動作について説明する。  
超音波振動子６で発生する受信信号は、信号ｄに対して非常に小さい。そこで、この受信信号とノイズ信号との比を装置本体１０１側で劣化させないために、前置増幅器７を備えている。受信信号は、抵抗器Ｒ２を介して前置増幅器７へ入力されて増幅された上で、装置本体１０１へと送信される。
【００１０】
前置増幅器７は、上述のような用途であるために、受信信号の電圧値を適正入力電圧とするように構成されている。従って、前置増幅器７に信号ｄの高電圧値ＶＨ，ＶＮが直接加わると、前置増幅器７の破壊を来すおそれがある。抵抗器Ｒ２およびダイオードＤ１，Ｄ２は、前置増幅器７を信号ｄから保護する働きをする。
【００１１】
信号ｄが電圧値ＶＨまたは電圧値ＶＮになると、抵抗器Ｒ２を通って電流が流れる。この電流は、ダイオードＤ１またはダイオードＤ２を通って流れる。すなわち、ダイオードＤ１，Ｄ２は、互いに逆極性で並列接続されているため、ダイオードＤ１，Ｄ２のいずれかの順電圧降下値ＶＦ以上の電圧値になるとそのダイオードのインピーダンスが低くなる。これにより、順電圧降下値ＶＦ以上の信号についての電流はダイオードＤ１またはダイオードＤ２を通って流れ、前置増幅器７の入力には±ＶＦ以上の電圧が掛からず、前置増幅器７が保護される。
【００１２】
順電圧降下値ＶＦ以下の電圧値になるとダイオードＤ１，Ｄ２の双方のインピーダンスが高くなる。このため、ＶＦ以下の受信信号電流はダイオードＤ１，Ｄ２を流れず、前置増幅器７へ入力される。
【特許文献１】特開平９−３０４５１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、抵抗器Ｒ２から発生する熱雑音値を受信信号に対して十分に小さい値にしなければならないことから、抵抗器Ｒ２の抵抗値はあまり大きくすることはできない。このため、超音波振動子６へ供給するべく発生された信号ｄの電流のうちで、ダイオー30C9Ｄ１，Ｄ２を通って流れる電流が無視できない程度の大きさになってしまう。この電流の多くは、発熱として消費される。
【００１４】
さて超音波プローブ１０２は、被験者に接触した状態で使用されることから、発熱を抑えることが重要である。しかし、上述のようにダイオードＤ１，Ｄ２を通って流れる電流により大きな発熱が生じることが避けられないことから、超音波プローブ１０２としての発熱量を減らすためには、信号ｄの電圧値を小さくすることが必要になる。つまり、超音波の送信電力が制限されることになり、感度劣化を引き起こす要因となる。
【００１５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、無駄な発熱を軽減することで送信電力の制限を少なくすることができる超音波診断装置および超音波プローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以上の目的を達成するために第１の本発明は、第１および第２の端子を備え前記第１の端子と前記第２の端子との間に送信電圧が印加された際に超音波を放出するとともに、反射超音波を受けて受信電圧を前記第１の端子から出力する超音波振動子と、電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第１導電型の第１のトランジスタと、電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第２導電型の第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に入力端子が接続された増幅器と、一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記入力端子に接続されたコンデンサと、一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記送信電圧の電源線に接続され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第１の素子群と、前記第１の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段と、一端が前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が接地され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第２の素子群と、前記第２の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段とを具備する超音波プローブと、送信期間とこれに続く受信期間とを含む周期的なレート期間の開始タイミング毎に、第１の電圧から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧への立ち上がりと前記第２の電圧から前記第１の電圧への立ち下がりとを繰り返すとともに、前記開始タイミングにて立ち下がった前記レート期間における前記受信期間には前記第２の電圧を維持し、前記開始タイミングにて立ち上がった前記レート期間における前記受信期間には前記第１の電圧を維持する信号を前記第１のトランジスタの制御端子に供給する第１の供給手段と、前記レート期間の開始タイミング毎に、第３の電圧から前記第３の電圧よりも高い第４の電圧への立ち上がりと前記第４の電圧から前記第３の電圧への立ち下がりとを繰り返すとともに、前記開始タイミングにて立ち下がった前記レート期間における前記受信期間には前記第４の電圧を維持し、前記開始タイミングにて立ち上がった前記レート期間における前記受信期間には前記第３の電圧を維持する信号を前記第２のトランジスタの制御端子に供給する第２の供給手段とを備えて超音波診断装置を構成した。
【００１７】
また前記目的を達成するために第２の本発明は、第１および第２の端子を備え前記第１の端子と前記第２の端子との間に送信電圧が印加された際に超音波を放出するとともに、反射超音波を受けて受信電圧を前記第１の端子から出力する超音波振動子と、電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第１導電型の第１のトランジスタと、電流通路の第１端が前記第１の端子に接続された第２導電型の第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に入力端子が接続された増幅器と、一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記入力端子に接続されたコンデンサと、一端が前記第１のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が前記送信電圧の電源線に接続され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第１の素子群と、前記第１の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段と、一端が前記第２のトランジスタにおける前記電流通路の第２端に接続されるとともに、他端が接地され、前記受信電圧の通過を阻止し、かつ前記送信電圧を通過させる特性を持った第２の素子群と、前記第２の素子群の両端に生じる電荷を放電する手段とを備えて超音波プローブを構成した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、無駄な発熱を軽減することで送信電力の制限を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。  
図１は本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。図２は図１中の各部の信号の波形とタイミング関係とを示す図である。なお、図１において図３と同一の要素については同一の符号を付して示す。
【００２０】
本実施形態の超音波診断装置は図１に示すように、装置本体１０１および超音波プローブ１０３を含む。装置本体１０１はさらに、レート信号生成部１を含む。超音波プローブ１０３はさらに、超音波振動子６、前置増幅器７、バッファ８、レベルシフタ９、トランジスタＱ１，Ｑ２、電源Ｐ１、抵抗器Ｒ３，Ｒ４、ダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６およびコンデンサＣを含む。
【００２１】
レート信号生成部１は、レート信号ａを生成する。レート信号ａは図２に示すように、立ち上がりと立ち下がりとをそれぞれ一定の繰り返し周期で繰り返す信号である。繰り返し周期は、超音波の送信繰り返し周期とする。レート信号ａの立ち下がりエッジが超音波の送信の時相と一致しており、表示される断層像上ではプローブ表面に相当する。レート信号ａは、装置本体１０１と超音波プローブ１０３とを接続するケーブル内の信号線を介して超音波プローブ１０３へと伝送される。そしてレート信号ａは、バッファ８に入力される。
【００２２】
バッファ８は、レート信号ａに基づいてトランジスタＱ２を制御する制御信号ｆを生成する。バッファ８が出力する制御信号ｆは、レベルシフタ９およびトランジスタＱ２のゲート端子へ入力される。
【００２３】
レベルシフタ９は、制御信号ｆのレベルをシフトすることによって、トランジスタＱ１を制御する制御信号ｅを生成する。レベルシフタ９が出力する制御信号ｅは、トランジスタＱ１のゲート端子へ入力される。
【００２４】
トランジスタＱ１，Ｑ２は、互いに同種で、導電型が異なる。本実施形態においては、トランジスタＱ１，Ｑ２としては、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を適用している。そしてトランジスタＱ１がＰ型であり、トランジスタＱ２がＮ型である。トランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれのドレイン端子は、いずれも超音波振動子６の一端に接続されている。なお超音波振動子６の他端は、接地されている。
【００２５】
トランジスタＱ１のソース端子は、コンデンサＣを介して前置増幅器７の入力端子に接続されている。トランジスタＱ１のソース端子はまた、抵抗器Ｒ３、ダイオードＤ３またはダイオードＤ４を介して電源Ｐ１に接続されている。ダイオードＤ３，Ｄ４は、互いに逆極性で並列接続されている。抵抗器Ｒ３は、ダイオードＤ３，Ｄ４に対して並列接続されている。電源Ｐ１は、電圧値ＶＨを出力する。
【００２６】
トランジスタＱ２のソース端子は、前置増幅器７の入力端子に接続されている。トランジスタＱ２のソース端子はまた、抵抗器Ｒ４、ダイオードＤ５またはダイオードＤ６を介して接地されている。ダイオードＤ５，Ｄ６は、互いに逆極性で並列接続されている。抵抗器Ｒ４は、ダイオードＤ５，Ｄ６に対して並列接続されている。
【００２７】
前置増幅器７は、入力端子に入力される信号を増幅する。前置増幅器７は、超音波振動子６が出力する微弱な受信信号の電圧値を適正入力電圧とする。そして前置増幅器７は、装置本体１０１へ伝送された受信信号とノイズ信号との比が、装置本体１０１における処理のために適正となるような電圧まで上記の受信信号の電圧を増幅する。前置増幅器７で増幅された後の受信信号は、装置本体１０１と超音波プローブ１０３とを接続するケーブル内の信号線を介して装置本体１０１へと伝送される。
【００２８】
次に以上のように構成された超音波診断装置の動作について説明する  。
【００２９】
なお、トランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン端子より出力される信号ｇの振幅値は、厳密にはダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６の順電圧降下値ＶＦを加味する必要がある。しかし順電圧降下値ＶＦが通常0.7〜0.2ボルトであるのに対して、電圧値ＶＨが100ボルト以上であることから、順電圧降下値ＶＦを無視して説明を行う。また以下の説明において、トランジスタＱ１，Ｑ２の状態としてＯＮおよびＯＦＦという表現を便宜上使うが、ＯＮ状態とはソース−ドレイン間インピーダンスが低い状態を示し、ＯＦＦ状態とは逆にインピーダンスが高い状態を示す。
【００３０】
レート信号生成部１は、図２に示すようなレート信号ａを生成し、送信する。レート信号ａは、超音波プローブ１０３へと伝送されて、バッファ８へ入力される。レート信号ａは、装置本体１０１から超音波プローブ１０３へ伝送される途上で波形が歪む。バッファ８は、レート信号ａの波形を整形する。さらにバッファ８は、整形後のレート信号ａに基づいて図２に示すような波形を持った制御信号ｆを生成する。制御信号ｆは、レート信号ａが立ち下がるタイミング毎に交互に立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。ここで、レート信号ａの立ち下がりはレート期間の開始タイミングを示す。従って制御信号ｆは、レート期間の開始タイミング毎に交互に立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。また制御信号ｆは、開始タイミングにて立ち上がったレート期間における受信期間にはハイレベルを維持し、開始タイミングにて立ち下がったレート期間における受信期間にはローレベルを維持する。つまり、開始タイミングにて立ち下がったレート期間における受信期間Ｔ１では制御信号ｆは常にローレベルであり、その次のレート期間における受信期間Ｔ２では制御信号ｆは常にハイレベルである。開始タイミングの直後の送信期間におけるレベル変化の繰り返し回数は任意であって良い。実際には、送信期間におけるレベル変化の繰り返し回数に応じて超音波振動子が放射する超音波の周波数帯域が決まるので、必要とされる周波数帯域に応じて上記の繰り返し回数を定める。図２では、繰り返し回数を１回としている。さらに制御信号ｆのハイレベルは、トランジスタＱ２が十分にＯＮできる電圧値ＶＤである。制御信号ｆのローレベルは、グランドレベルＶＧである。グランドレベルＶＧは、零ボルトに相当する値である。制御信号ｆは、低インピーダンス出力でレベルシフタ９およびトランジスタＱ２のゲート端子へ入力される。
【００３１】
レベルシフタ９は、制御信号ｆのレベルをシフトすることによって、制御信号ｅを生成する。制御信号ｅは、波形は制御信号ｆと同じであるが、電圧値が異なる。制御信号ｅのハイレベルは、トランジスタＱ１のソース端子の電圧値を基準にトランジスタＱ１のドレイン−ソース間が十分にＯＮする電圧である。具体的には、トランジスタＱ１のソース端子が電源Ｐ１が出力する電圧値ＶＨになっているため、この電圧値ＶＨを基準にトランジスタＱ１のドレイン−ソース間が十分にＯＮする電圧値ＶＤが制御信号ｅのハイレベルとなる。制御信号ｅのローレベルは、電圧値ＶＨと電圧値ＶＤとの差に相当する電圧値となる。制御信号ｅは、トランジスタＱ１のゲート端子へ入力される。
【００３２】
さて、初期状態として制御信号ｅおよび制御信号ｆがいずれもハイレベル状態にある時、トランジスタＱ１はゲート−ソース間電圧値が零ボルトであるためにＯＦＦ状態であり、トランジスタＱ２はＯＮ状態である。従って、トランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン端子の電位、すなわち超音波振動子６に供給される送信信号ｇの電圧値は、グランドレベルＶＧになっている。
【００３３】
次に制御信号ｅおよび制御信号ｆがともにローレベルになると、トランジスタＱ１がＯＮ状態、トランジスタＱ２がＯＦＦ状態になる。このため送信信号ｇの電圧値は、電源Ｐ１の電圧値ＶＨに変化する。この瞬間、超音波振動子６にパルス信号が印加され、ダイオードＤ３を通って瞬時電流Itpが流れる。この時、超音波振動子６は容量性で有るために電荷がチャージされて、超音波振動子６の両端の電圧は電圧値ＶＨとなる。
【００３４】
次に再び制御信号ｅおよび制御信号ｆがともにハイレベル状態になると、トランジスタＱ１がＯＦＦ状態、トランジスタＱ２がＯＮ状態になる。このため、超音波振動子６にチャージされた電荷が、トランジスタＱ２およびダイオードＤ５を通って放電される。この繰り返しで超音波振動子６から超音波が送波される。
【００３５】
受信期間においては、制御信号ｅおよび制御信号ｆは、ハイレベルまたはローレベルのいずれかに固定される。すなわち、図２ではレート期間Ｔ１ではローレベルに、レート期間Ｔ２ではハイレベルにそれぞれ固定される。
【００３６】
レート期間Ｔ１のように制御信号ｅおよび制御信号ｆがいずれもローレベルであるときには、前述のようにトランジスタＱ１がＯＮ状態、トランジスタＱ２がＯＦＦ状態になる。このため、超音波振動子６で発生された受信信号は、トランジスタＱ１およびコンデンサＣを通って信号Ｓｒｐとして前置増幅器７に入力される。信号Ｓｒｐの振幅は非常に小さく、ダイオードＤ３，Ｄ４の順電圧降下値以下であるため、ダイオードＤ３，Ｄ４のインピーダンスは高い状態である。従って、信号ＳｒｐはほとんどダイオードＤ３，Ｄ４を通過することはない。また抵抗器Ｒ３は、送信時にダイオードＤ３，Ｄ４の両端に発生する電荷を放電するためのものであるので、抵抗器Ｒ３の抵抗値を大きくすることができる。従って、信号Ｓｒｐはほとんど抵抗器Ｒ３を通過することはない。これにより信号Ｓｒｐは、ほとんどロスすることなく効率的に前置増幅器７に入力される。
【００３７】
レート期間Ｔ２のように制御信号ｅおよび制御信号ｆがいずれもハイレベルであるときには、前述のようにトランジスタＱ１がＯＦＦ状態、トランジスタＱ２がＯＮ状態になる。このため、超音波振動子６で発生された受信信号は、トランジスタＱ２を通って信号Ｓｒｎとして前置増幅器７に入力される。信号Ｓｒｎの振幅は非常に小さく、ダイオードＤ５，Ｄ６の順電圧降下値以下であるため、ダイオードＤ５，Ｄ６のインピーダンスは高い状態である。従って、信号ＳｒｎはほとんどダイオードＤ５，Ｄ６を通過することはない。また抵抗器Ｒ４は、送信時にダイオードＤ５，Ｄ６の両端に発生する電荷を放電するためのものであるので、抵抗器Ｒ４の抵抗値を大きくすることができる。従って、信号Ｓｒｎはほとんど抵抗器Ｒ４を通過することはない。これにより信号Ｓｒｎは、ほとんどロスすることなく効率的に前置増幅器７に入力される。
【００３８】
信号Ｓｒｐと信号Ｓｒｎとは、１レート期間毎に交互に前置増幅器７へ入力される。従って、超音波振動子６が出力する受信信号が前置増幅器７に入力されることになる。前置増幅器７は、この受信信号を増幅した上で、装置本体１０１へ送信する。
【００３９】
装置本体１０１では、連続する２つのレート期間に関する受信信号を、各レート期間の開始タイミングを基準として時相を合わせて加算する。連続する２つのレート期間の一方の開始タイミングでは送信信号ｇが立ち下がり、他方の開始タイミングでは送信信号ｇが立ち上がるから、連続する２つのレート期間のそれぞれで超音波振動子６から放射される超音波は、位相が互いに逆となる。このため、上記の加算により、線形成分を相殺し、非線形受信信号のみを得ることができる。すなわち、パルスインバージョン法が実現される。
【００４０】
ところで、以上のような動作がなされるなかで、トランジスタＱ１，Ｑ２は必ずいずれか一方のみがＯＮ状態となる。このため、電圧ＶＨがトランジスタＱ１，Ｑ２を介して前置増幅器７に流れ込むことはない。また、信号Ｓｒｐのための経路中にはコンデンサＣを配してあるため、この経路を介して電圧ＶＨが前置増幅器７に流れ込むことはない。このため、前置増幅器７の入力に送信用の電圧値ＶＨが加わることはなく、前置増幅器７は保護される。
【００４１】
そして、送信信号ｇの電流の一部がトランジスタＤ５，Ｄ６や抵抗器Ｒ４を介して流れることもないので、発熱も小さく抑えられる。なお、送信用の電流がダイオードＤ３や抵抗器Ｒ３を流れるが、それぞれの両端に発生する電圧値がダイオードＤ３，Ｄ４の順電圧降下値であるため、ダイオードＤ３や抵抗器Ｒ３で消費される電力は送信電力に対して非常に小さな値となる。従って、ダイオードＤ３や抵抗器Ｒ３での発熱は文段にならないほど小さい。
【００４２】
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。  
バッファ８およびレベルシフタ９の機能を、装置本体１０１側に備えるようにしても良い。  
抵抗器Ｒ３，Ｒ４に代えて、ダイオードＤ３，Ｄ４の両端またはダイオードＤ５，Ｄ６の両端に発生する電荷を放電する機能を持った、コイルなどの他の素子や、あるいは回路などを備えても良い。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態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、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態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。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図。
【図２】図１中の各部の信号の波形とタイミング関係とを示す図。
【図３】パルスインバージョン法を実現する超音波診断装置の従来例の構成を示す図。
【図４】図３中の各部の信号の波形とタイミング関係とを示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０１…装置本体、１０３…超音波プローブ、１…レート信号生成部、６…超音波振動子、７…前置増幅器、８…バッファ、９…レベルシフタ、Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６…ダイオード、Ｐ１…電源、Ｑ１，Ｑ２…トランジスタ、Ｒ３，Ｒ４…抵抗器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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