(57)【要約】      （修正有）【課題】正負の両極性送信信号およびその受信にも適用できるプローブ内蔵送受信回路を備える超音波診断装置を提供する。【解決手段】正負両極性に変化する送信信号により超音波振動子１７を駆動する超音波プローブ部１５は、前記送信信号が第１の所定振幅以上のとき超音波振動子１７に前記送信信号を印加する小振幅制限手段１６と、超音波振動子１７により受信され、前記送信信号より極めて小さい第２の所定振幅以下の受信信号を電圧信号として出力する大信号振幅制限手段１８と、これの出力電圧信号を電流信号に変換し、小振幅制限手段１６の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段１９とを有し、本体部１０は、前記送信信号を出力する送信手段１１と、これの出力端に接続され、電流出力型増幅手段１９の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段１３とを具備してなることを特徴とする超音波診断装置。【選択図】図１
2006068090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、
前記プローブ部は、
前記送信信号が第１の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する小振幅制限手段と、
前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第２の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する大振幅制限手段と、
この大振幅制限手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記小振幅制限手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、
前記本体部は、
前記送信信号を出力する送信手段と、
この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段と、
を具備してなることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、
前記プローブ部は、
前記送信信号が第１の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する第１のスイッチ手段と、
前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第２の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する第２のスイッチ手段と、
この第２のスイッチ手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記第１のスイッチ手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、
前記本体部は、
前記送信信号を出力する送信手段と、
この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段と、
を具備してなることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記プローブ部には複数の超音波振動子を備え、超音波振動子それぞれに前記小振幅制限手段、前記大振幅制限手段、前記電流出力型増幅手段が前記プローブ部に設けられ、前記ケーブルは複数の導線を備えて、前記本体部には、この導線毎に前記電圧変換手段を具備してなることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記小振幅制限手段は、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第１のダイオードリミッタ回路により構成され、このダイオードの順方向降下電圧が前記第１の所定振幅であり、前記順方向降下電圧より大きい振幅の信号を通過させることを特徴とする請求項１または３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記大振幅制限手段は、第１のバイアス電源に接続する第１のバイアス抵抗と第２のバイアス電源に接続する第２のバイアス抵抗により順方向電流が流されるダイオードブリッジ回路のカソード・アノード接続点を入力とし、他方のカソード・アノード接続点が、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第２のダイオードリミッタ回路により接地されて構成され、前記ダイオードブリッジが過大な入力信号に対しては逆バイアスされてこの入力信号の通過を阻止し、一方前記第２の所定振幅以下の小振幅入力信号に対しては順方向バイアスでこれが通過して前記他方のカソード・アノード接続点に出力することを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記電流出力型増幅手段は、第３の電源にエミッタ抵抗を介してエミッタを接続する第１のトランジスタのベースを入力とし、このトランジスタのコレクタが第４の電源にゲートを接続する第２のＮチャンネル電界効果トランジスタのソースに接続され、これのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ベースに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記電流出力型増幅手段は、第５の電源にソース抵抗を介して接続する第３のＮチャンネル電界効果トランジスタのゲートを入力とし、このトランジスタのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ゲートに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか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、超音波振動子による信号の送信と受信が同一ケーブルを共有して行なわれ、この超音波振動子を設けたプローブに送受信号弁別手段を内蔵して備える超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を多チャネル備え、超音波信号の送信と受信を同一ケーブルにより行う電子スキャン型超音波診断装置において、近年、細分化された超音波振動子を多数使用して画像を描出する応用が進んでいる。この細分化された超音波振動子のインピーダンスは一般的には高くなるため、超音波振動子から得られる受信信号が超音波振動子に接続されたケーブルのインピーダンスにより減衰され、十分な受信感度が得られないことがある。この問題を解決するために超音波プローブに受信増幅器を入れてケーブル等による損失を軽減する方法が考えられている(例えば、特許文献１、あるいは特許文献２参照。)。これ等の技術は、正あるいは負のどちらか一方に電圧変化する片極性の送信波形の信号に対して適用されるが、両極性送信信号には適用できないものである。
【０００３】
超音波診断装置により超音波断層像を表示する上で、送受信する超音波の信号帯域幅が広く設定されている場合には、距離分解能が良い、反面、感度が低下する特性があることは一般的に知られている。このため表示モード及び診断部位によって、送信波形の特性を目的に合わせて選択する必要がある。図４（ａ）は、超音波診断装置で使用する送信波形の代表例を示している。同図の波形Ａ１は正極性一波４１の矩形波形、波形Ａ２は両極性一波４２の矩形波形、波形Ａ３は正極性二波４３の矩形波形を示す。
【０００４】
図４（ｂ）は同図（ａ）に示す３種の矩形波形の周波数解析結果で、横軸が周波数、縦軸が電力のデシベル値である。また、矩形波形の幅Ｔｗは送信する超音波中心周波数Ｆ０の周期の１／２に相当する時間幅であり、図４(ｂ)には、Ｆ０＝２ＭＨｚの波形に対する周波数解析結果を例として示す。同図に示すように、一般的に、前述した３種の送信矩形波形の有する周波数帯域幅は、正極性一波４１の帯域特性４５＞両極性一波４２の帯域特性４６＞正極性二波４３の帯域特性４７、の関係にある。また、正極性一波４１および正極性二波４３では、周波数０ＭＨｚすなわち直流成分のスペクトルパワーが大きく、両極性一波４２では全く直流成分が無い特性となる。したがって、送信波形において、信号成分のスペクトルパワーが大きい同図で波形Ａ２として示した両極性一波の矩形波形による駆動が、高能率で、その帯域特性も良い駆動波形であるといえる。
【特許文献１】特開平９−３３６３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上に述べた従来のプローブ内蔵送受信回路では、一波あるいは二波の片極性送信波形の送信器を備えた超音波診断装置には適用出来るが、両極性一波の送信波形の送信器を備えた超音波診断装置にこれらの回路を適用すると破損してしまう問題があった。
【０００６】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、正負の両極性の送信波形の信号およびその受信にも適用できるプローブ内蔵送受信回路を備え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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、前記プローブ部は、前記送信信号が第１の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する小振幅制限手段と、前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第２の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する大振幅制限手段と、この大振幅制限手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記小振幅制限手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、前記本体部は、前記送信信号を出力する送信手段と、この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段とを具備してなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の超音波診断装置は、超音波振動子を駆動しこの超音波振動子からの受波信号を受信するプローブ部と、このプローブ部にケーブルを介して接続され、前記超音波振動子に印加する正負両極性に変化する送信信号を生成し、前記超音波振動子にて受信した信号を処理する本体部とを備え、前記プローブ部は、前記送信信号が第１の所定振幅以上のとき前記超音波振動子に前記送信信号を印加する第１のスイッチ手段と、前記超音波振動子により受信され、前記送信信号より極めて小さい第２の所定振幅以下の受信信号を出力電圧信号として出力する第２のスイッチ手段と、この第２のスイッチ手段により出力された出力電圧信号を電流信号に変換し、前記第１のスイッチ手段の入力端に高耐圧特性を有して接続される電流出力型増幅手段とを有し、前記本体部は、前記送信信号を出力する送信手段と、この送信手段の出力端に接続され、前記電流出力型増幅手段の出力する前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換手段とを具備してなることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記プローブ部には複数の超音波振動子を備え、超音波振動子それぞれに前記小振幅制限手段、前記大振幅制限手段、前記電流出力型増幅手段が前記プローブ部に設けられ、前記ケーブルは複数の導線を備えて、前記本体部には、この導線毎に前記電圧変換手段を具備してなることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記小振幅制限手段は、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第１のダイオードリミッタ回路により構成され、このダイオードの順方向降下電圧が前記第１の所定振幅であり、前記順方向降下電圧より大きい振幅の信号を通過させることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記大振幅制限手段は、第１のバイアス電源に接続する第１のバイアス抵抗と第２のバイアス電源に接続する第２のバイアス抵抗により順方向電流が流されるダイオードブリッジ回路のカソード・アノード接続点を入力とし、他方のカソード・アノード接続点が、カソードとアノードを互いに違えて並列接続した第２のダイオードリミッタ回路により接地されて構成され、前記ダイオードブリッジが過大な入力信号に対しては逆バイアスされてこの入力信号の通過を阻止し、一方前記第２の所定振幅以下の小振幅入力信号に対しては順方向バイアスでこれが通過して前記他方のカソード・アノード接続点に出力することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記電流出力型増幅手段は、第３の電源にエミッタ抵抗を介してエミッタを接続する第１のトランジスタのベースを入力とし、このトランジスタのコレクタが第４の電源にゲートを接続する第２のＮチャンネル電界効果トランジスタのソースに接続され、これのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ベースに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、上記本発明の超音波診断装置においては、前記電流出力型増幅手段は、第５の電源にソース抵抗を介して接続する第３のＮチャンネル電界効果トランジスタのゲートを入力とし、このトランジスタのドレインにダイオードのカソードが接続され、そのアノードが前記ケーブルのプローブ部側の端部に接続して構成され、前記ゲートに印加される電圧信号を前記ダイオードを流れる電流信号に変換して出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による超音波診断装置は、プローブ内部に低消費電力で両極性の送信信号に耐える送受信号の弁別手段を有し、送信および受信を同一ケーブルで実施できて、送受信号に直流成分を含まない広帯域特性の画像処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態の超音波診断装置において、本発明に関わる主要部の構成を示す機能ブロック図である。図１は、本実施形態について、超音波信号の送受信をする超音波振動子に対応する１チャネルの構成を示し、送信駆動信号を発生する送信制御手段、および受信信号を処理して画像表示する画像信号処理・表示手段を省略して示してある。
【００１７】
本実施形態は、図１に示すように、大きくは、本体部１０とプローブ部１５、およびこれらを電気的に接続するケーブル１４から構成されている。さらに、本体部１０には送信駆動部１１、前置増幅部１２、電圧変換素子１３が備えられており、プローブ部１５には小信号振幅制限回路１６、超音波振動子１７、大信号振幅制限回路１８、電流出力型増幅回路１９が内蔵されている。これらは、電子スキャン方式などで多チャネル型のプローブの場合には、チャネル数分のそれぞれが設けられている。
【００１８】
次に、本実施形態の作用、動作について、送信信号および受信信号のそれぞれの流れに沿って説明を行なう。
【００１９】
送信信号は、本体部１０の図示していない送信制御手段から入力される送信タイミング信号により、送信駆動部１１は両極性の送信波形の信号を出力する。この両極性送信波形は、超音波振動子１７を駆動する通常１００Ｖｐｐ程度の大振幅であり、ケーブル１４を介して小信号振幅制限回路１６に入力される。
【００２０】
この小信号振幅制限回路１６の入出力間のインピーダンスは、入力される信号の正電圧あるいは負電圧のいずれの振幅に対しても、数１００ｍＶｐｐ以上では数１００Ω以下になり、数１００ｍＶｐｐより小さい場合では数１０ｋΩ以上となる特性である。したがって、入力された大振幅の両極性送信波形は、低いインピーダンスとなった小信号振幅制限回路１６をそのまま通過して、これの出力に接続される超音波振動子１７に印加されて、これを励振する。この励振により、超音波振動子１７から超音波信号が放射される。
【００２１】
一方、小信号振幅制限回路１６の入力端と共通にケーブル１４に接続される電流出力型増幅回路１９の出力側において、前述の送信制御手段から入力により印加された両極性送信信号は、この電流出力型増幅回路１９が送信信号振幅値に耐え得る高耐電圧の素子により、その出力インピーダンスが高くなる構成が成されて、電流出力型増幅回路１９に流れる電流が阻止される。
【００２２】
さらに、超音波振動子１７に印加された両極性送信波形は、小信号振幅制限回路１６の出力に超音波振動子１７と共にその入力が接続される大信号振幅制限回路１８にも印加される。しかし、両極性大信号振幅制限回路１８は、入力される信号振幅が数１００ｍＶｐｐ以上では入力部回路の数ｋΩ〜数１０ｋΩのバイアス抵抗による入力インピーダンスにスイッチされ、数１００ｍＶｐｐより小さい場合では等価的な電流源となるパラレルダイオードリミッタの後段部回路へ接続するスイッチ回路が構成されており、過大な振幅の両極性送信波形が電流出力型増幅回路１９に入力されるのを阻止し、保護する。
【００２３】
次に、超音波振動子１７から放射された超音波信号が、被検者の生体組織により反射信号となって再びこの超音波振動子１７に受信され、電気信号に変換された受信信号の流れについて説明する。
【００２４】
この受信信号の信号レベルは通常数１０ｍＶｐｐ以下と非常に小さいため、小信号振幅制限回路１６の入出力インピーダンスは、上述のように高インピーダンスとなり、これには受信信号電流が流れない。一方、この小振幅の受信信号に対し、両極性大信号振幅制限回路１８は、その入力部回路が導通のオン状態となり、後段部回路がパラレルダイオードリミッタとして作動し、これに接続される電流出力型増幅回路１９に受信信号が入力される。
【００２５】
この入力された受信信号は、電流出力型増幅回路１９で電流信号として増幅されて、本体部１０に接続するケーブル１４を流れ、この本体部１０の電圧変換素子１３を流れて、この電圧変換素子１３のインピーダンスによって、その両端に電圧変化として受信信号を出力する。
【００２６】
出力されたこの受信信号を前置増幅部１２で増幅し、本体部１０の図示していない画像信号処理・表示手段により超音波画像を表示する。
【００２７】
本実施形態によれば、超音波診断装置において、帯域特性の良い正負の両極性に変化する両極性１波矩形波形による超音波振動子の駆動が、プローブに内蔵っする送受信信号の処理を行なう回路手段を損なうこと無く行なえると共に、この超音波振動子により受信した反射超音波信号が電流出力型変換により、ノイズの影響を受けにくい電流信号となって本体部の電圧変換素子を流れて、受信信号電圧に戻して増幅並びに画像処理手段に入力できるので、画質性能の高い超音波画像を得ることができる。
【００２８】
図２は、上記大の実施形態をより具体化した本発明の第２の実施形態を示す回路構成図である。
【００２９】
本実施形態は、図２に示すように、超音波診断装置本体部２０と超音波プローブ部２５、および超音波診断装置本体部２０と超音波プローブ部２５を電気的に接続するためのケーブル２４から構成されている。超音波診断装置送に備えられる送信駆動信号を発生するに送信制御手段、および受信信号を処理して画像表示する画像信号処理・表示手段のそれぞれは、煩雑になるので図示を省略している。
【００３０】
超音波装置本体部２０には、図示していない送信制御手段から出力される送信駆動信号が入力されて、図４（ａ）に示す両極性一波４２の矩形波形を成形、出力する送信駆動回路２１、前置増幅器２２、抵抗器Ｒ２３１による電圧変換素子２３が備えられる。超音波プローブ部２５には、極性を違えたパラレルダイオードＤ２６１、Ｄ２６２による小信号振幅制限回路２６と、超音波振動子２７と、バイアス電源ｖ１、ｖ２に接続するバイアス抵抗器Ｒ２８１、Ｒ２８２によりオン状態のダイオードブリッジＤＨ２８１、ＤＨ２８２、ＤＨ２８３、ＤＨ２８４および極性を違えて接地されたパラレルダイオードＤ２８１、Ｄ２８２による大信号振幅制限回路２８と、ＮＰＮトランジスタＱ２９１のコレクタをソースに接続し、ダイオードＤ２９１のカソードをドレインに接続するソースフォロワのＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２９２による電流出力型増幅回路２９が、備える超音波振動子にそれぞれ対応して内蔵されている。
【００３１】
次に、本実施形態の作用、動作について、各信号の流れに沿って説明をおこなう。
【００３２】
先ず送信では、所定のタイミングで、図示していない送信制御手段から出力された送信駆動信号により、正電圧および負電圧の例えば１００Ｖｐｐ程度の振幅からなる両極性一波矩形波形の駆動信号が送信駆動回路２１から出力される。この両極性一波矩形波形の駆動信号は、送信駆動回路２１に接続しているケーブル２４を介して、小信号振幅制限回路２６に入力される。この入力された駆動信号の正極性信号は、極性を違えたパラレルダイオードＤ２６１、Ｄ２６２のダイオードＤ２６１を、負極性信号はダイオードＤ２６２を通過して、超音波振動子２７に両極性駆動信号として印加されて、これを励振する。この時の両極性駆動信号の振幅は、それぞれダイオードＤ２６１、Ｄ２６２の順方向降下電圧が低下した値になる。
【００３３】
一方、超音波振動子２７に印加された両極性駆動信号は、大信号振幅制限回路２８の入力端子へも印加される。しかし、バイアス抵抗器Ｒ２８１、Ｒ２８２により順方向電圧降下しているダイオードブリッジＤＨ２８１、ＤＨ２８２、ＤＨ２８３、ＤＨ２８４のダイオードＤＨ２８１のアノード側の電位が、順方向電流の流れるバイアス抵抗器Ｒ２８１の電圧降下とダイオードＤＨ２８２とダイオードＤ２８１の順方向電圧降下で決まるため、この正極性の駆動信号ではダイオードＤＨ２８１が逆バイアス電圧状態になり、ダイオードＤＨ２８３は順バイアス電圧状態であるため正極性の駆動信号による電流も流れて、カソード側の電位は高くなり、ダイオードＤＨ２８４が逆バイアス状態となって阻止される。また、負極性の駆動信号は、ダイオードＤＨ２８３のカソード側の電位がダイオードＤＨ４とダイオードＤ２８２の順電圧降下と順方向電流の流れるバイアス抵抗器Ｒ２８２の電圧降下で決まるため逆バイアス電圧状態になり、ダイオードＤＨ２８１は順バイアス電圧状態であるため通過するがダイオードＤＨ２８が逆バイアス状態となって同じく阻止される。すなわち、１００Ｖｐｐ程度の大振幅の両極性駆動信号は、このバイアスされたダイオードブリッジにより阻止されて、出力に達しない。
【００３４】
なお、ケーブル２４に接続されている電流出力型増幅回路２９の出力端のダイオードＤ２９１にも両極性一波矩形波形の駆動信号は印加される。この両極性の駆動信号は、ダイオードＤ２９１のアノードに加わるために、負極性の信号ではダイオードの逆方向状態になり、阻止される。また、正極性の信号ではダイオードＤ２９１を通過してソースフォロワのＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２９２のドレイン端子に加わるので、ドレイン端子は正極性信号に対しては高いインピーダンスとなっており、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２９２のドレインとソース間耐電圧を送信電圧の最大値より高い素子が使用されて、素子破損を起こさず、同じく阻止する。
【００３５】
次に、受信では、超音波振動子２７から超音波が送波され、これが被検者の生体組織で反射された超音波反射信号を、再び超音波振動子２７で受波する。これを超音波振動子２７は受信信号として電気信号に変換し、通常は数１０ｍＶｐｐ以下と非常に小さい信号レベルで出力する。
【００３６】
超音波振動子２７から出力された受信信号は、小信号振幅制限回路２６のパラレルダイオードＤ２６１、Ｄ２６２の順方向電圧降下値、例えば通常シリコンダイオードの順方向電圧降下値は約０．７Ｖ、と小さいので、これらダイオードには電流が流れない。
【００３７】
一方、この受信信号は、大信号振幅制限回路２８の電圧源ｖ１と電源ｖ２間で、バイアス抵抗器Ｒ２８１、Ｒ２８２を介して順方向に定常電流を流しているダイオードブリッジＤＨ２８１、ＤＨ２８２、ＤＨ２８３、ＤＨ２８４へ入力される。この入力された受信信号は、このダイオードブリッジが低いインピーダンスのオン状態となっているので、電流出力型増幅回路２９のＮＰＮトランジスタＱ２９１のベース端子に同じ信号レベルの信号が現れる。
【００３８】
受信信号がベース端子に入力され、そのエミッタ端子がエミッタ抵抗Ｒ２９１を介して電源ｖ３に接続しているＮＰＮトランジスタＱ２９１は、このエミッタ電圧と電源ｖ３で決定される受信信号電流に必要な定常電流が流れて、これの電流増幅率が十分大きいためＮＰＮトランジスタＱ２９１のコレクタに流れる信号電流が近似的にはこのエミッタに発生される信号電圧とエミッタ抵抗Ｒ２９１の抵抗値で決まる。
【００３９】
電流出力型増幅回路２９のソースフォロワ接続したＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２９２のゲート端子を電源ｖ４に接続して、ＮＰＮトランジスタＱ２９１のコレクタに流れる信号電流はＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２９２のソース側からドレインに流れる。したがって、ドレインに接続したダイオードＤ２９１を流れて、ケーブル２４により接続している本体部２０の電圧変換素子２３の抵抗器Ｒ２３１で、受信信号電流を受信信号電圧に変換する。この受信信号電圧を本体部２０の前置増幅器２７で増幅して、図示していない超音波診断装置体部２０の画像信号処理・表示手段により受信信号を処理して超音波画像を表示する。
【００４０】
なお、超音波診断装置が電子スキャン方式で、プローブ内に複数の超音波振動子を備えるものでは、超音波振動子それぞれに、上述の電圧変換素子２３、小信号振幅制限回路２６、大信号振幅制限回路２８、および電流出力型増幅回路２９が設けられる。
【００４１】
本実施形態によれば、プローブにパラレルダイオードの順方向特性を使用する大振幅の駆動信号のみが通過する回路、並びに前段にバイアス電圧を加えたダイオードブリッジによる両極性の大振幅信号を制限する回路と、後段に駆動送信電圧に耐え得る電流出力型の増幅変換回路を備え、その出力に受信電流を電圧に変換するインピーダンス素子を本体部に設けて、帯域特性の良い両極性波形の送信信号および受信信号を処理することができるので、画質性能の高い超音波画像を得ることができる。また、受信電流を電圧に変換するインピーダンス素子が本体側に備えるので、プローブ内部の発熱を抑えた低消費電力にすることができる効果もある。
【００４２】
図３は、より具体化した第３の実施形態を示す回路構成図である。
【００４３】
本実施形態は、図３に示すように、大きくは、超音波診断装置本体部３０と、超音波プローブ部３１、および本体部３０とプローブ部３１を電気的に接続するためのケーブル３４から構成される。これらの各部を構成する詳細な回路構成において、図２で示した第２の実施形態の詳細な回路構成と全く同じ構成あるいは素子となる部分には、図２と同じ符号にて表示してある。図３に示す第３の実施形態において、第２の実施形態と異なる回路部分は、プローブ３１に備えるＮチャンネルＭＯＳ型電界効果トランジスタによる電流出力方増幅回路３２である。
【００４４】
本実施形態の電流出力型増幅回路３２は、大信号振幅制限回路２８の出力にゲート端子を接続するＮチャンネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＱＨ３２１と、これのドレイン端子にカソードが接続され、アノードをケーブル３４のプローブ側端に接続するダイオードＤＨ３２１とにより構成される。このダイオードＤＨ３２１およびＮチャンネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＱＨ３２１のソース・ドレイン耐圧は、ケーブル３４を介して送信される送信駆動電圧に耐える耐電圧特性を有する素子であり、抵抗Ｒ３２１はソース抵抗である。
【００４５】
図３に示す本実施形態の超音波診断装置本体部３０あるいはプローブ部３１において、図２と同じ符号が付された回路は、第２の実施形態において説明したと同様に作用、動作する。本実施形態の作用、動作を、前述の第２の実施形態の回路構成の異なる高耐圧電流出力型増幅回路３２について、具体的に説明する。
【００４６】
ケーブル３４を介して、本体部３０からプローブ部３１に入力された両極性１波矩形波の超音波送信駆動信号は、小信号振幅制限回路２６に入力されると共に、ダイオードＤＨ３２１のアノードに印加される。
【００４７】
この印加された負極性の信号は、ダイオードＤＨ３２１の逆バイアス状態になるため、阻止される。また、正極性の信号は、ダイオードＤＨ３２１を流れて、ＮチャンネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＱＨ３２１のドレイン端子に加わるが、Ｎチャネル型を使用しているので、ドレイン端子は正極性信号に対しては高いインピーダンスとなって、さらに超音波送信駆動電圧の最大値より高いドレイン・ソース間耐電圧特性の素子を使用して、同じく阻止される。
【００４８】
一方、大信号振幅制限回路２８から電流出力型増幅回路３２に入力される受信信号が、そのソース端子がソース抵抗Ｒ３２１を介して電源ｖ６に接続されて定常電流を流しているＮチャンネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＱＨ３２１のゲート端子に印加される。この印加された受信信号がこれのソース端子に現れるため、その受信信号電圧とソース抵抗Ｒ３２１で決まる電流変化がドレイン端子に出力され受信信号電流となる。この受信信号電流は、ケーブル３４を介して、本体部３０の電圧変換素子２３の抵抗器Ｒ２３１を流れて、この受信信号を前置増幅器２７で増幅して、図示していない本体部３０の画像信号処理・表示手段により受信信号を処理して超音波画像を表示する。
【００４９】
本実施形態によれば、電流出力型増幅回路をＮチャンネルＭＯＳ型電界効果トランジスタおよびダイオードにより構成することができ、付加電源もソース側の１つと簡便になるので、プローブ内部に設ける回路の部品、配線を少なくでき、コストを抑えることができる。また、部品数の削減と共に、消費電力もさらに抑えられ発熱の対策が不要となって、プローブを小さくできる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す回路構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す回路構成図。
【図４】異なる超音波駆動波形とその周波数特性を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
１０、２０、３０・・・本体部、
１１、２１・・・送信駆動部、
１２、２２・・・前置増幅部、
１３、２３・・・電圧変換素子、
１４、２４、３４・・・ケーブル、
１５、２５、３１・・・プローブ部、
１６、２６・・・小信号振幅制限回路、
１７、２７・・・超音波振動子、
１８、２８・・・大信号振幅制限回路、
１９、２９、３２・・・電流出力型増幅回路、
４１・・・正極性一波波形、
４２・・・両極性一波波形、
４３・・・正極性二波波形、
４５・・・正極性一波波形の周波数特性、
４６・・・両極性一波波形の周波数特性、
４７・・・正極性二波波形の周波数特性。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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