(57)【要約】【課題】受信感度を維持しつつ、且つ、ビーム形状の劣化を抑制する超音波診断装置を提供する。【解決手段】振動子１〜６４が配列された探触子７０を備えるセクタ走査型の超音波診断装置を用いる。振動子１〜６４のうち、開口の端部側に位置する振動子１〜１６、４９〜６４は、隣接する二以上の振動子毎に、同一の信号線に接続する。同一の信号線に接続された隣接する二以上の振動子のうち、一部の振動子は、信号の振幅を制限するリミッタ８０を介して、同一の信号線に接続する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子が配列された探触子を備えるセクタ走査型の超音波診断装置であって、
前記複数の振動子のうち、開口の端部側に位置する振動子は、隣接する二以上の振動子毎に、同一の信号線に接続され、
前記同一の信号線に接続された前記隣接する二以上の振動子のうち、一部の振動子は、信号の振幅を制限するリミッタを介して、前記同一の信号線に接続されていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記リミッタが、ダイオードを備えた振幅制限回路であり、
前記ダイオードは、前記一部の振動子から前記信号線に向かう方向が順方向となるように配置され、
前記振幅制限回路は、前記ダイオードに順電流が流れるように形成されている請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記リミッタが、２つのダイオードを備えた振幅制限回路であり、
前記２つのダイオードは、順方向が互いに正反対となるように直列に接続され、
前記振幅制限回路は、前記２つのダイオードそれぞれに順電流が流れるように形成されている請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記リミッタが、４つのダイオードを備えたブリッジ回路である請求項１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、配列された複数の振動子によって超音波の送受信を行なうことで、生体内の情報を得る超音波診断装置に関し、特に、超音波診断装置を構成する振動子の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超音波診断装置においては、配列された複数の振動子を備えた探触子が用いられている。また、超音波診断装置においては、各振動子をそれぞれ少しずつ異なったタイミングで励震し、各振動子から放射された超音波の波面が焦点付近で揃うようにして、超音波ビームを収束させるフォーカシング技術が利用されている。このような従来の超音波診断装置の構成について、図５を用いて説明する。図５は、従来の電子セクタ走査の超音波診断装置の概略構成を示す構成図である。
【０００３】
図５に示すように、超音波診断装置は、探触子２７０、送信パルス発生部２７１、複数のＡ／Ｄ変換器３０１〜３６４、ビームフォーマ２７４、画像処理部２７５、表示部２８０、制御部２７２、及び操作部２７３を備えている。制御部２７２は、超音波診断装置の各部の制御を行っている。操作部２７３は、操作者が入力を行うために用いられる。
【０００４】
探触子２７０は振動子２０１〜２６４を備えている。振動子２０１〜２６４は一列に配列されており、１Ｄアレイ振動子を形成している。送信パルス発生部２７１は、送信パルスを生成し、これを各振動子２０１〜２６４に出力する。
【０００５】
Ａ／Ｄ変換器３０１〜３６４は、それぞれ対応する振動子２０１〜２６４に接続されており、エコー信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換する。ビームフォーマ２７４は、ディジタル変換されたディジタル信号に対して遅延処理及び加算処理を行って受信ビームを形成する。
【０００６】
画像処理部２７５は、受信ビームに基づいて、走査対象となった部位の断層画像を形成する。図５の例では、画像処理部２７５は、Ｂモード信号処理回路２７６、ドプラ血流計信号処理回路２７７、カプラーフロー信号処理回路２７８、及び画像合成回路２７９を備えている。なお、図５において、Ｂモード信号処理回路２７６は「Ｂ」、ドプラ血流計信号処理回路２７７は「ドプラ」、カラーフロー信号処理回路２７８は「カラー」と示している。
【０００７】
Ｂモード信号処理回路２７６は、Ｂモード表示のための信号処理を行う回路である。ドプラ血流計信号処理回路２７７は、ドプラ血流計（図示せず）のための信号処理を行う回路である。カラーフロー信号処理回路２７８は、カラーフローのための信号処理を行う回路である。画像合成回路２７９は、Ｂモード信号処理回路２７６及びカラーフロー信号処理回路２７７それぞれからの出力信号を合成し、表示画像を形成する回路である。形成された表示画像は、表示部２８０に表示される。
【０００８】
このような、アレイ型探触子を用いた超音波診断装置では、複数の振動子２０１〜２６４からの信号を同時に処理する必要がある。よって、同時に使用する振動子の数に対応したＡ／Ｄ変換器や、ビームフォーマが必要となる。
【０００９】
このため、上記のアレイ型探触子を用いた超音波診断装置においては、振動子の数が増加する程、多くのデバイスが必要になるという問題がある。この問題の解決方法としては、いくつかの振動子を一つのグループとしてまとめて超音波の送受信を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
図６は、従来のリニア走査の超音波振動装置における振動子の配線を示す概略図である。図６に示すように、振動子２０１〜２６４の数に比較して、ビームフォーマ（遅延加算部）に接続される入力端子の数が少なくなるように配線が行われている。
【００１１】
図６の例では、振動子２０１〜２６４からの６４本の信号線を３２本の信号線４０１〜４３２にまとめている。このため、出力端子の数は３２本に減らされている。具体的には、振動子２０８〜２５７において、隣接する二以上の振動子を同一の信号線に接続している。また、リニア走査に適合するように、グループとしてまとめる振動子の数は一定ではなく、振動子間の遅延時間の差が少ない開口の中心付近（振動子の配列の中心付近）において多くの振動子がグループにまとめられている。
【００１２】
但し、電子セクタ走査の場合においては、偏向による振動子間の遅延時間の差が大きいため、図６に示すように開口の中心付近で多くの振動子をまとめるのは好ましくない。図７は、従来の電子セクタ走査の超音波振動装置における振動子の配線を示す概略図である。図７に示すように、電子セクタ走査の場合は、振動子２０１〜２６４のうち、開口の端部側に位置する振動子２０１〜２１６及び２４９〜２６４を幾つかのグループにまとめている。図７の例では、開口の端部側に位置する振動子２０１〜２１６及び２４９〜２６４は２つずつ一つのグループにまとめられており、同じグループとなる振動子は同位相で駆動される。５０１〜５４８は信号線を示している。
【００１３】
このように開口の端部側に位置する振動子をまとめるのは、以下の理由による。先ず、開口の端部を用いるのは被検深度が深い場合であるが、この場合、体内での周波数依存性減衰の影響により、受信されるエコー信号の周波数は低いほうにシフトする。更に、エコー信号の周波数が低いほうにシフトすると、開口の端部においては、振動子間の遅延時間の差が同じでも、位相として考えた場合、振動子間の位相の差が小さくなる。よって、開口の端部において隣接する振動子をまとめた場合は、隣接する振動子をまとめることによる、例えばサイドローブレベルの上昇といった影響が出にくくなることから、上述したように電子セクタ走査の場合は図７に示すようにまとめるのが好ましい。
【特許文献１】実開昭５８−７０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図７の例では、開口の端部側に位置する振動子を２つずつ同じ位相で駆動するため、開口の端部側から送信される同位相の信号の強度は、開口の中心付近の振動子から送信される信号の強度の２倍となる。このため、サイドローブレベルの上昇といったビーム形状の劣化が生じてしまう。
【００１５】
なお、上記の問題は、開口の端部側に位置する振動子を一つおきに駆動することによって解決できるとも考えられるが、この場合は、見かけの開口面積が小さくなってしまう。このため、受信感度を低下させるという新たな問題が生じてしまう。
【００１６】
本発明の目的は、上記問題を解消し、受信感度を維持しつつ、且つ、ビーム形状の劣化を抑制する超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明における超音波診断装置は、複数の振動子が配列された探触子を備えるセクタ走査型の超音波診断装置であって、前記複数の振動子のうち、開口の端部側に位置する振動子は、隣接する二以上の振動子毎に、同一の信号線に接続され、前記同一の信号線に接続された前記隣接する二以上の振動子のうち、一部の振動子は、信号の振幅を制限するリミッタを介して、前記同一の信号線に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
また、上記本発明における超音波診断装置においては、前記リミッタが、ダイオードを備えた振幅制限回路であり、前記ダイオードは、前記一部の振動子から前記信号線に向かう方向が順方向となるように配置され、前記振幅制限回路は、前記ダイオードに順電流が流れるように形成されている態様とすることができる。この態様は、送信パルスが正極性のみのユニポーラの場合に有効である。
【００１９】
また、上記本発明における超音波診断装置においては、前記リミッタが、２つのダイオードを備えた振幅制限回路であり、前記２つのダイオードは、順方向が互いに正反対となるように直列に接続され、前記振幅制限回路は、前記２つのダイオードそれぞれに順電流が流れるように形成されている態様とすることもできる。更に、前記リミッタが、４つのダイオードを備えたブリッジ回路である態様とすることもできる。これらの態様は、送信パルスが双極性の場合に有効である。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明における超音波診断装置においては、開口の端部に位置する振動子の一部はリミッタを介して信号線に接続されている。このため、開口の端部における送信レベルを下げることができるので、送信パルスのビーム形状の劣化を抑制できる。また、リミッタは、振幅の小さい信号を制限しないため、全ての振動子がエコー信号を受信できる。よって、受信感度はリミッタが設けられていない場合と同等に維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態における超音波診断装置について、図１〜図４を参照しながら説明する。本実施の形態における超音波診断装置は、セクタ走査型の超音波診断装置であり、探触子以外の部分は、背景技術において図５に示した超音波診断装置と同様に構成されている。
【００２２】
最初に、本実施の形態における探触子の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態における超音波診断装置を構成する探触子の概略構成を示す構成図である。
【００２３】
図１に示すように、探触子７０は、振動子１〜６４が配列されたアレイ型探触子である。また、振動子１〜６４は、一列に配列されており、１Ｄアレイ振動子を形成している。１０１〜１４８は、振動子１〜６４と、送信パルス発生回路（図示せず）及びビームフォーマ（図示せず）とを接続する信号線である。
【００２４】
振動子１〜６４のうち、開口の端部側に位置する振動子１〜１６及び４９〜６４は、隣接する二つの振動子毎に同一の信号線（１０１〜１０８、１４１〜１４８のうちのいずれか）に接続されており、複数のグループにまとめられている。例えば、振動子１と振動子２とは両方とも信号線１０１に接続され、一つのグループを形成している。このため、６４個の振動子に対して信号線は４８本ですむことになる。
【００２５】
また、図１に示すように、同一の信号線に接続された隣接する二つの振動子（振動子１〜１６及び４９〜６４）のうち、一方の振動子は、信号の振幅を制限するリミッタ８０を介して、同一の信号線に接続されている。具体的には、信号線１０１に接続された振動子１と振動子２のうち、振動子２はリミッタ８０を介して信号線１０１に接続されている。その他、振動子４、６、８、１０、１２、１４、１６、４９、５１、５３、５５、５７、５９、６１、及び６３も、リミッタ８０を介して、対応する信号線に接続されている。
【００２６】
このように、本実施の形態においては、６４個の振動子のうち、その４分の１に当たる１６個の振動子は、リミッタ８０を介して信号線に接続されている。この１６個の振動子には、所定の振幅を越える又は所定の振幅以上の振幅の送信パルスは入力されない。
【００２７】
このため、本実施の形態における超音波診断装置を用いれば、開口の端部（配列の端部）で発生する音圧を低くでき、開口に重み付けを行なったのと同じ効果を得ることができる。一方、リミッタ８０が接続された振動子によってもエコーを受信でき、エコー信号を出力できるため、見かけの開口面積の縮小はない。よって、本実施の形態によれば、受信感度を維持しつつ、サイドローブレベルの上昇といったビーム形状の劣化を抑制することができる。
【００２８】
なお、図１の例では、振動子１〜６４が一列に配列され、１Ｄアレイ振動子が形成されている例について説明しているが、本発明はこの例に限定されるものではない。本発明においては、複数の振動子によって、１．５Ｄアレイ振動子、又は２Ｄアレイ振動子が形成されていても良い。
【００２９】
また、本発明においては、探触子を構成する振動子の数も、特に限定されるものではなく、超音波診断装置に要求される性能に応じて適宜設定できる。更に、一つのグループを形成する振動子の数は、二以上であれば良い。なお、本発明において単に「開口」というときは、探触子を構成している各振動子の開口の集合（開口群）を意味する。また、本発明において「開口の端部」は、超音波ビームの集束条件によって変化するが、例えば、最端部から、開口を構成している全振動子に対して１／４〜１／３の部分を言う。
【００３０】
次に、本実施の形態において用いられるリミッタ８０の具体例について図２〜図４を用いて説明する。図２〜図４は、本発明の実施の形態において使用されるリミッタの一例を示す回路図である。
【００３１】
図２に示すリミッタ８０は、送信パルスが正極性のみのユニポーラの場合に利用される。図２の例では、リミッタ８０は、ダイオード８１ａ及び８１ｂを備えた振幅制限回路であり、振幅制限回路はダイオード８１ａに順電流が流れるように形成されている。
【００３２】
具体的には、ダイオード８１ａは、振動子と信号線とを結ぶ配線８３ａ上に、振動子から信号線に向かう方向が順方向となるように配置されている。なお、図２〜図４の説明でいう振動子は、図１に示した振動子２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、４９、５１、５３、５５、５７、５９、６１又は６３である。また、同様に、信号線は、図１に示した信号線１０１〜１０８、１４１〜１４８である。
【００３３】
また、ダイオード８１ｂは、ダイオード８１ａのアノード側で配線８３ａから分岐した配線８３ｂ上に、順方向が配線８３ａに向かう方向となるように配置されている。ダイオード８１ｂと抵抗８２ｂとは直列に接続されている。抵抗８２ａは、ダイオード８１ａのカソード側で配線８３ａから分岐した配線８３ｃ上に配置されている。更に、図２に示すリミッタ８０において、配線８３ａには電圧Ｖｃｃが印加される。
【００３４】
このため、図２に示すリミッタ８０においては、ダイオード８１ａ及び８１ｂの両方に順電流が流れることになる。この場合、振幅の小さい受信信号はリミッタ８０を通過することができる。しかし、正極性の振幅の大きい送信パルスが信号線から入力されたときは、ダイオード８１ａのアノード−カソード間の電位が逆転し、ダイオード８１ａはオフになる。よって、図２に示すリミッタ８０を用いれば、送信パルスを遮断できる。
【００３５】
また、図３に示すリミッタ８０は、送信パルスが双極性の場合に利用される。図３の例では、リミッタ８０は、二つのダイオード８４ａ及び８４ｂを備えた振幅制限回路であり、両者は順方向が正反対となるように配置されている。また、振幅制限回路は、ダイオード８４ａ及び８４ｂそれぞれに順電流が流れるように形成されている。
【００３６】
具体的には、ダイオード８４ａ及び８４ｂは、両方とも、振動子と信号線とを結ぶ配線８６ａ上に配置されている。また、ダイオード８４ａ及び８４ｂは、ダイオード８４ａの順方向が振動子から信号線に向かう方向となり、ダイオード８４ｂの順方向が信号線から振動子に向かう方向となるように、互いに直列に接続されている。
【００３７】
更に、配線８６ａにおいて、ダイオード８４ａのアノード側、ダイオード８４ｂのアノード側、及びダイオード８４ａと８４ｂとの間それぞれには、配線８６ｂ〜８６ｄが接続されている。配線８６ｂ〜配線８６ｄそれぞれには抵抗８５ａ〜８５ｃが配置されている。また、ダイオード８４ａのアノード側の配線８５ａと、ダイオード８４ｂのアノード側の配線８５ｃとには、電圧Ｖｃｃが印加されている。
【００３８】
このため、抵抗８５ａからダイオード８４ａを経て、又抵抗８５ｃからダイオード８４ｂを経て、抵抗８５ｂへと電流が流れる。つまり、ダイオード８４ａ及び８４ｂの両方に順電流が流れる。この場合、振幅の小さい受信信号はリミッタ８０を通過することができる。
【００３９】
しかし、例えば、正極性の振幅の大きい送信パルスが信号線から入力されたときは、ダイオード８４ｂのアノード−カソード間の電位が逆転し、ダイオード８４ｂはオフになる。更に、負極性の振幅の大きい送信パルスが信号線から入力されたときは、ダイオード８４ａのアノード−カソード間の電位が逆転し、ダイオード８４ａがオフになる。図３に示すリミッタ８０を用いれば、正極性及び負極性両方の送信パルスを遮断できる。
【００４０】
また、図４に示すリミッタ８０も、図３に示した例と同様に、送信パルスが双極性の場合に利用される。但し、図４の例では、リミッタ８０は、４つのダイオード９１ａ〜９１ｄを備えたブリッジ回路で形成されている。
【００４１】
具体的には、図４に示すブリッジ回路において、ダイオード９１ａ〜９１ｄは、ダイオード９１ａと９１ｂとの順方向、ダイオード９１ｃと９１ｄとの順方向が同一となるように配置されている。また、ダイオード９１ａと９１ｃとの間には、抵抗９２ａを介して配線９３ａが接続されている。更に、ダイオード９１ｂと９１ｄとの間には、抵抗９２ｂを介して配線９３ｂが接続されている。
【００４２】
また、ダイオード９１ａと９１ｂとの間から分岐した配線９３ｃが信号線に接続され、ダイオード９１ｃと９１ｄとの間から分岐した配線９３ｄが振動子に接続されている。更に配線９３ａには電圧Ｖｃｃが印加されている。
【００４３】
このため、抵抗９２ａからダイオード９１ａ及び９１ｂを経て、又抵抗９２ａからダイオード９１ｃ及び９１ｄを経て、抵抗９２ｂへと電流が流れる。このため、振幅の小さい受信信号はリミッタ８０を通過することができる。
【００４４】
しかし、例えば、正極性の振幅の大きい送信パルスが信号線から入力されたときは、ダイオード９１ａ及び９１ｄのアノード−カソード間の電位が逆転し、ダイオード９１ａ及び９１ｄはオフになる。更に、負極性の振幅の大きい送信パルスが信号線から入力されたときは、ダイオード９１ｂ及び９１ｃのアノード−カソード間の電位が逆転し、ダイオード９１ｂ及び９１ｃがオフになる。このように、図４に示すリミッタ８０を用いた場合も、図３の例と同様に、正極性及び負極性両方の送信パルスを遮断できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明の超音波診断装置を用いれば、受信感度を維持しつつ、ビーム形状の劣化を抑制できる。このため、本発明によれば、画質の優れた超音波診断装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態における超音波診断装置を構成する探触子の概略構成を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態において使用されるリミッタの一例を示す回路図
【図３】本発明の実施の形態において使用されるリミッタの一例を示す回路図
【図４】本発明の実施の形態において使用されるリミッタの一例を示す回路図
【図５】従来の電子セクタ走査の超音波診断装置の概略構成を示す構成図
【図６】従来のリニア走査の超音波振動装置における振動子の配線を示す概略図
【図７】従来の電子セクタ走査の超音波振動装置における振動子の配線を示す概略図
【符号の説明】
【００４７】
１〜６４  振動子
７０  探触子
８０  リミッタ
８１ａ、８１ｂ、８４ａ、８４ｂ、９１ａ〜９１ｄ  ダイオード
８２ａ、８２ｂ、８５ａ〜８５ｃ、９２ａ、９２ｂ  抵抗
８３ａ〜８３ｃ、８６ａ〜８６ｃ、９３ａ〜９３ｄ  配線
【図１】
2006068390.tif 000003
【図２】
2006068390.tif 000004
【図３】
2006068390.tif 000005
【図４】
2006068390.tif 000006
【図５】
2006068390.tif 000007
【図６】
2006068390.tif 000008
【図７】
2006068390.tif 000009