(57)【要約】  【課題】  送信パルス発生器への電力供給を十分に行ないつつ、キャパシタの容量を減らし、電力消費量を少なくすることができる超音波診断装置を提供する。  【解決手段】  超音波を発生する配列された振動子（１−１〜１−８）と、振動子に振動子駆動用パルスを送信する複数の送信パルス発生器と、送信用パルス発生器（２−１〜２−８）により発生する振動子駆動用パルスの発生電圧を決定し、送信パルス発生器に電力を供給する複数の送信用電源（３−１〜３−４）と、送信用電源と前記送信パルス発生器とを接続する導線に接続されたキャパシタ（６−１〜６−４）とを備える。各々の送信用電源に対して接続されている前記複数の送信パルス発生器は互いに、パルス発生タイミングが異なる。【選択図】  図１
2006006401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生する配列された振動子と、前記振動子に振動子駆動用パルスを送信する複数の送信パルス発生器と、前記送信用パルス発生器により発生する振動子駆動用パルスの発生電圧を決定し、前記送信パルス発生器に電力を供給する複数の送信用電源と、前記送信用電源と前記送信パルス発生器とを接続する導線に接続されたキャパシタとを備えた超音波診断装置において、
各々の前記送信用電源に対して接続されている前記複数の送信パルス発生器は互いに、パルス発生タイミングが異なることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
セクタ走査方式を用いた請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
リニア走査方式を用いた請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
超音波を発生する配列された振動子と、前記振動子に振動子駆動用パルスを送信する複数の送信パルス発生器と、前記送信用パルス発生器により発生する振動子駆動用パルスの発生電圧を決定し、前記送信パルス発生器に電力を供給する複数の送信用電源と、前記送信用電源と前記送信パルス発生器とを接続する導線に接続されたキャパシタとを備えたセクタ走査方式の超音波診断装置において、
前記送信用電源それぞれに前記送信パルス発生器が接続され、前記超音波の開口の中心部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器に電力を供給している前記送信用電源に接続された前記送信パルス発生器の数に対して、開口の端部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器に電力を供給している前記送信用電源に接続された前記送信パルス発生器の数の方を多くすることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
超音波を発生する配列された振動子と、前記振動子に振動子駆動用パルスを送信する複数の送信パルス発生器と、前記送信用パルス発生器により発生する振動子駆動用パルスの発生電圧を決定し、前記送信パルス発生器に電力を供給する複数の送信用電源と、前記送信用電源と前記送信パルス発生器とを接続する導線に接続されたキャパシタとを備えたセクタ走査方式の超音波診断装置において、
前記超音波の開口の中心部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器と接続されている前記キャパシタの容量に対して、前記超音波の開口の端部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器と接続されている前記キャパシタの容量の方を少なくすることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子が超音波を送信し、反射波から体内の情報を得る超音波診断装置の特に振動子を駆動する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
配列振動子を用いて体内に超音波を送信し、その反射波を受信することで、体内の２次元情報を得る超音波診断装置はすでに公知のものとなっている（特許文献１）。
【０００３】
従来の超音波診断装置には、図５のような配列振動子を用いたセクタ走査を行なう超音波診断装置がある。超音波の送受信を行なう振動子１９−１〜１９−８に、振動子駆動用パルスを送信する送信パルス発生器２０−１〜２０−８が接続されている。制御器２３は、トリガパルスを発生する送信トリガ発生器２２を制御し、トリガパルスを送信パルス発生器２０に送信させる。トリガパルスを受信した送信パルス発生器２０は、振動子駆動用パルスを発生する。送信パルス発生器２０で発生する振動子駆動用パルスの振幅は、制御器２３により制御された送信用電源２１の出力電圧で決定される。
【０００４】
振動子１９で得られた受信信号は、振動子１９−１〜１９−８に接続された受信アンプ２４−１〜２４−８により増幅される。増幅された受信信号は、ビーム形成器２５で遅延加算が行なわれ、検波器２６で検波される。検波された信号は、走査変換器（ＤＳＣ）２７で走査変換され、表示器２８に表示される。
【０００５】
また、走査方式がリニア走査の場合には、例えば図６のように構成される。高耐圧マルチプレクサ（ＨＶ−ＭＵＸ）３４−１〜３４−８は、振動子２９−１〜２９−１６と送信パルス発生器３０−１〜３０−８との間に挿入され、振動子駆動用パルスを切り替える点が図５と異なる。
【０００６】
リニア走査においては、走査ごとにＨＶ−ＭＵＸ３４を切り替えて開口の位置を変えることで２次元走査を行なう。例えばＨＶ−ＭＵＸ３４−１〜３４−８が全てａ側に設定された時には、振動子２９−１〜２９−８が用いられ開口中心は２９−４と２９−５の間になる。またＨＶ−ＭＵＸ３４−１〜３４−４がｂ側に、ＨＶ−ＭＵＸ３４−５〜３４−８がａ側に設定された時には、振動子２９−５〜２９−１２が用いられ開口中心は２９−８と２９−９の間になる。ＨＶ−ＭＵＸ３４と送信パルス発生器３０とは１対１で対応しているため、開口の中心付近になる振動子２９に送信パルスを出力する送信パルス発生器３０は開口位置により異なる。
【０００７】
また、超音波診断装置には、振幅情報を輝度に置き換えて表示するＢモード表示の他に血流情報をスペクトラムで表示するドプラモード、血流情報を色で表示するカラーフローモードなどが１つの装置で行なえるものがある。この超音波診断装置は、走査線ごとに異なるモード動作が行なえるようになっている。
【０００８】
Ｂモード、カラーフローモードおよびドプラモードを高速に切り替えるためには、送信用電源の出力電圧を高速に変える必要がある。図５、図６のような１つの送信用電源ですべての送信パルス発生器へ電力を供給する構造では、供給電力量の多さから高速切り替えが難しい。そのため、例えば図７Ａあるいは７Ｂにあるように送信用電源を複数個用意し、１つの送信用電源に接続される送信パルス発生器の数を減らした構成にする。
【０００９】
図７Ａでは、送信用電源４２−１〜４２−８が設けられ、１つの送信用電源４２で１つの送信パルス発生器４１に電力を供給する。また図７Ｂでは、送信用電源４７−１〜４７−４が設けられ、２つの送信パルス発生器４１−１〜４１−８に対し１つの送信用電源４７−１〜４７−４で電力を供給する構成になっている。送信パルス発生器４１の数は一般的に数十から百数十であることを考えると、図７Ｂのように複数個の送信パルス発生器４１に１つの送信用電源４７から電力を供給することが現実的である。
【００１０】
また、送信用電源４７−１〜４７−４の出力には、それぞれキャパシタ４８−１〜４８−４が取り付けられている。これは、送信パルス発生時に送信パルス発生器４１において急激な電力消費が発生し、送信用電源４７からの電力供給が追いつかず出力電圧が下がるため、一時的な電源として用いるためのものである。
【特許文献１】特許第３０７９７７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図７Ｂに示すように複数個の送信パルス発生器に電力を供給する構造では、パルス発生のタイミングがほとんど同時であるため、一時的に電力量が増大する。これによる電力不足を補うためには、送信用電源に取り付けられたキャパシタ４８の容量を大きくすれば解決する。しかしキャパシタ４８の容量を増大させると、Ｂモードとカラーフローモードもしくはドプラモードとの切り替えに際して、モードにより消費電力が相違するためにキャパシタの充放電により消費される電力量が多くなるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、これらの問題を解決し、送信パルス発生器への電力供給を十分に行ないつつ、キャパシタの容量を減らし、電力消費量を少なくすることができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の超音波診断装置は、超音波を発生する配列された振動子と、前記振動子に振動子駆動用パルスを送信する複数の送信パルス発生器と、前記送信用パルス発生器により発生する振動子駆動用パルスの発生電圧を決定し、前記送信パルス発生器に電力を供給する複数の送信用電源と、前記送信用電源の出力側に接続されたキャパシタとを備える。上記の課題を解決するために、各々の前記送信用電源に対して接続されている前記複数の送信パルス発生器は互いに、パルス発生タイミングが異なることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、キャパシタの個数を減らし、容量を小さくできるため、モード切り替えによる消費電力を抑えることができる。
【００１５】
また、上記構成の超音波診断装置において、セクタ走査方式を用いた構成にすることができる。
【００１６】
また、リニア走査方式を用いた構成にしても良い。
【００１７】
超音波を発生する配列された振動子と、前記振動子に振動子駆動用パルスを送信する複数の送信パルス発生器と、前記送信用パルス発生器により発生する振動子駆動用パルスの発生電圧を決定し、前記送信パルス発生器に電力を供給する複数の送信用電源と、前記送信用電源と前記送信パルス発生器とを接続する導線に接続されたキャパシタとを備える。上記の課題を解決するために、前記送信用電源それぞれに前記送信パルス発生器が接続され、前記超音波の開口の中心部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器に電力を供給している前記送信用電源に接続された前記送信パルス発生器の数に対して、開口の端部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器に電力を供給している前記送信用電源に接続された前記送信パルス発生器の数の方を多くすることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、キャパシタの個数を減らすことができるため、モード切り替えによる消費電力を抑えることができる。
【００１９】
超音波を発生する配列された振動子と、前記振動子に振動子駆動用パルスを送信する複数の送信パルス発生器と、前記送信用パルス発生器により発生する振動子駆動用パルスの発生電圧を決定し、前記送信パルス発生器に電力を供給する複数の送信用電源と、前記送信用電源と前記送信パルス発生器とを接続する導線に接続されたキャパシタとを備える。上記の課題を解決するために、前記超音波の開口の中心部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器と接続されている前記キャパシタの容量に対して、前記超音波の開口の端部に対応する前記振動子を駆動する前記送信パルス発生器と接続されている前記キャパシタの容量の方を少なくすることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、全てのキャパシタの総容量を減らすことができるため、モード切り替えによる消費電力を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成によれば、送信パルス発生器への電力供給を十分に行ないつつ、キャパシタの容量を減らし、電力消費量を少なくすることができる超音波診断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるセクタ走査型超音波診断装置の要部を示すブロック図である。超音波を発生させる振動子１−１〜１−８は、振動子１−１〜１−８を駆動するためのパルスを発生する送信パルス発生器２−１〜２−８に接続されている。送信パルス発生器２−１〜２−８は、トリガパルスを発生させる送信トリガ発生器４と、振動子駆動用パルスの電圧を決定する送信用電源３−１〜３−４とに接続されている。１つの送信用電源３は、２つの送信パルス発生器２に対して接続されている。
【００２４】
送信用電源３には、送信用電源３−１〜３−４の電力不足に備えたキャパシタ６−１〜６−４が接続されている。制御器５は、送信トリガ発生器４のトリガパルスと送信用電源の電圧とを制御する。受信アンプやビーム形成器などは図５の従来技術と同じであるので図示を省略する。
【００２５】
送信パルス発生器２−１〜２−８は振動子１−１〜１−８とそれぞれ接続されており、振動子１−１は開口の端部、振動子１−５は開口の中心に相当する。送信用電源３−１は、互いに離れた位置に配置された送信パルス発生器２−１と２−５に電力を供給する。位置関係の離れた振動子１は、送信パルスの発生するタイミングが異なるため、同時に駆動されることがない。そのため、一時的な電力を供給するためのキャパシタ６の容量を大きくする必要がない。
【００２６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるセクタ走査型超音波診断装置の要部を示すブロック図である。超音波を発生させる振動子７−１〜７−１６は、各々送信パルス発生器８−１〜８−１６に接続されている。送信パルス発生器８−１〜８−１６には、パルスの電圧を決定する送信用電源９−１〜９−１０が接続されている。
【００２７】
１つの送信用電源９に対する送信パルス発生器８の接続個数は、超音波の開口位置に対応する送信パルス発生器８により異なり、１つの送信用電源９に対し１つから３つの送信パルス発生器８が接続されている。開口端部の送信用電源９−１には送信パルス発生器８−１〜８−３の３つが接続されており、その内側の送信用電源９−２には、送信パルス発生器８−３，８−４の２つが接続されている。中央の送信用電源９−５には送信パルス発生器８−８の１つだけが接続されている。送信用電源９には、送信用電源９−１〜９−１０の電力不足に備えたキャパシタ１０−１〜１０−１０が接続されている。送信トリガ発生器、制御器は、実施の形態１と同じであるので図示を省略する。
【００２８】
ビーム形成の性質上から考えて、開口の中心付近では送信パルスの発生するタイミングの差が小さい。特にビーム偏向がなく、遠方に集束させる場合にはタイミング差が小さく、隣り合う振動子７においては送信パルスのタイミングが重なる場合がある。開口の端部に近づくに従い、送信パルスのタイミング差が大きくなる。
【００２９】
以上により、開口の中心に相当する送信パルス発生器８への電力供給は１つのパルス発生器に１つの送信用電源９とし、開口の端部に近づくにつれ、１つの送信用電源９で供給する送信パルス発生器８の数を増やす。それにより、１つの送信用電源で複数の送信パルス発生分の電力供給を一時に行なうことが回避され、一時的な電力を供給するためのキャパシタ１０の容量を大きくする必要がない。
【００３０】
これによりモード間切り替え時における電力消費を小さく抑えることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるセクタ走査型超音波診断装置の要部を示すブロック図である。超音波を発生させる振動子１１−１〜１１−１６は、振動子１１−１〜１１−１６を駆動するためのパルスを発生する送信パルス発生器１２−１〜１６に接続されている。送信パルス発生器１２−１〜１２−１６には、パルスの電圧を決定する送信用電源１３−１〜１３−８が接続されている。
【００３２】
送信用電源１３と送信パルス発生器１２との接続形態は、１つの送信用電源１３に対し２つの送信パルス発生器１２が対応するように構成されている。送信用電源１３には、送信用電源１３−１〜１３−８の電力不足に備えたキャパシタ１４−１〜１４−８が接続されている。送信トリガ発生器、制御器は、実施の形態１と同じであるので図示を省略する。
【００３３】
送信パルス発生器１２−１〜１２−１６は、振動子１１−１〜１１−１６にそれぞれ接続されており、振動子１１−１は開口の端部、１１−８は開口の中心に相当する。ビーム形成の性質上から考えて、開口の中心付近では送信パルスの発生するタイミングの差は小さい。特にビーム偏向がなく、遠方に集束させる場合にタイミング差が小さく、隣り合う振動子においては送信パルスのタイミングが重なる場合がある。
【００３４】
開口の端部に近づくに従い、送信パルスのタイミング差が大きくなる。このことを考えると開口の中心に相当する送信パルス発生器への電力供給は瞬間電力が大きくなる。そこで、開口の中心に相当するキャパシタ１４−４、５の容量Ｃ１を大きくし、開口の端に近づくにつれ、キャパシタ１４−３、１４−６のＣ２、キャパシタ１４−２、１４−７のＣ３、キャパシタ１４−１、１４−８のＣ４と容量を減らしていく。このことによりキャパシタの総容量を小さくすることができ、モード間切り替え時における電力消費を小さく抑えることができる。
【００３５】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４におけるリニア走査型超音波診断装置の要部を示すブロック図である。超音波を発生させる振動子１５−１〜１５−６４は、信号を切り替える高耐圧スイッチ（ＨＶ−ＭＵＸ）１８−１〜１８−３２を介して、振動子１５−１〜１５−６４を駆動するためのパルスを発生する送信パルス発生器１６−１〜１６−３２に接続されている。ＨＶ−ＭＵＸ１８−１〜１８−３２には、２つの振動子１５が接続されている。ＨＶ−ＭＵＸ１８−１〜１８−３２は、送信パルス発生器１６−１〜１６−３２から発生される振動子駆動用パルスを切り替えることにより、各々２つの振動子を駆動している。
【００３６】
送信パルス発生器１６−１〜１６−３２には、パルスの電圧を決定する送信用電源１７−１〜１７−８が接続されている。接続形態は、１つの送信用電源１７に対し４つの送信パルス発生器１６が対応するように構成されている。送信パルス発生器１５−１〜１５−６４はＨＶ−ＭＵＸ１８−１〜１８−３２に接続され、ＨＶ−ＭＵＸ１８−１〜１８−３２は振動子１５−１〜１５−６４に接続されている。送信用電源１７には、送信用電源１７の電力不足に備えたキャパシタ（図示せず）が接続されている。
【００３７】
送信用電源１７−１に接続された送信パルス発生器１６−１、１６−９、１６−１７、１６−２５は位置関係の離れた振動子に接続される。そのため、送信パルスの発生するタイミングが異なり、一度に全ての振動子１５を駆動することがなく、一時的な電力を供給するためのキャパシタの容量を大きくする必要がない。
【００３８】
これによりモード間切り替え時における電力消費を小さく抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の超音波診断装置は、送信用電源の個数を少なく、瞬間電力供給用のキャパシタの容量を小さくできるため、低消費電力の超音波診断装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における超音波診断装置の要部を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における超音波診断装置の要部を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態３における超音波診断装置の要部を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態４における超音波診断装置の要部を示すブロック図
【図５】従来の超音波診断装置におけるブロック図
【図６】従来の超音波診断装置における要部を示すブロック図
【図７Ａ】従来の超音波診断装置における要部を示すブロック図
【図７Ｂ】従来の超音波診断装置における要部を示すブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１−１〜１−８、７−１〜７−１６、１１−１〜１１−１６、１５−１〜１５−６４、１９−１〜１９−８、２９−１〜２９−１６、４０−１〜４０−８  振動子
２−１〜２−８、８−１〜８−１６、１２−１〜１２−１６、１６−１〜１６−３２、２０−１〜２０−８、３０−１〜３０−８、４１−１〜４１−８、４６−１〜４６−８  送信パルス発生器
３−１〜３−４、９−１〜９−１０、１３−１〜１３−８、１７−１〜１７−８、２１、３１、４２−１〜４２−８、４７−１〜４７−４  送信用電源
４、２２，３２、４３  送信トリガ発生器
５、２３、３３，４４  制御器
６−１〜６−４、１０−１〜１０−１０、１４−１〜１４−８、４５−１〜４５−８、４８−１〜４８−４  キャパシタ
１８−１〜１８−３２、３４−１〜３４−８  高耐圧スイッチ（ＨＶーＭＵＸ）
２４−１〜２４−８、３５−１〜３５−８  受信アンプ
２５、３６  ビーム形成器
２６、３７  検波器
２７、３８  走査変換器（ＤＳＣ）
２８、３９  表示器
【図１】
2006006401.tif 000003
【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】
2006006401.tif 000008
【図７Ａ】
2006006401.tif 000009
【図７Ｂ】
2006006401.tif 000010