(57)【要約】【課題】送信回路の出力の周波数特性を変更できる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置１００は、プローブ１０と送信部２０と制御部５０を備えている。送信部２０は、複数の送信回路２２を備えており、各送信回路２２は対応する振動素子１２へ超音波の送信信号を出力する。また、各送信回路２２の出力段には周波数特性可変回路２４が設けられている。制御部５０は、送信条件に応じて各周波数特性可変回路２４の動作を制御することにより、各送信回路２２の出力の周波数特性を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受するプローブと、
超音波の送信信号を出力する複数の送信回路を備える送信部と、
前記送信部を制御する制御部と、
を有し、
前記各送信回路の出力段には周波数特性可変回路が設けられ、前記制御部が当該周波数特性可変回路の動作を制御することにより、前記各送信回路の出力の周波数特性を変更する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、送信条件に応じて前記周波数特性可変回路の動作を制御することにより前記各送信回路の出力の周波数特性を変更する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記周波数特性可変回路は、キャパシタとインダクタの少なくとも一方を含む複数素子を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、前記周波数特性可変回路が備える前記各素子の作動と非作動を切り替えることにより、前記各送信回路の出力の周波数特性を変更する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記周波数特性可変回路は、少なくとも１つのスイッチを備え、
前記制御部は、前記各スイッチのオンとオフを制御することにより、前記周波数特性可変回路が備える前記各素子の作動と非作動を切り替える、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、送信条件に応じて前記各送信回路の出力の周波数特性を変更するにあたり、送信条件ごとに前記各スイッチのオンとオフを定めたテーブル情報に従って、前記周波数特性可変回路が備える前記各スイッチのオンとオフを制御する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記送信条件は、プローブ種別と送信周波数と診断モードのうちの少なくとも１つを含む装置情報に基づいて決定される、
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、超音波診断装置に関し、特に、超音波の送信系の回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に超音波診断装置はプローブと１つ以上の送信回路を備えており、送信回路から出力される送信信号に対応した超音波をプローブから送波する。従来から超音波の送信系の回路構成に関する様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数チャンネルの各チャンネルごとに設けられた抵抗値を切り替えることにより、超音波送信に利用するチャンネルから超音波送信に利用しないチャンネルへのクロストークを抑制する超音波診断装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、各振動子ごとに設けられた抵抗素子にかかる電圧を制御することにより、複数の振動子に出力するパルス信号の電圧振幅をそれぞれ個別に変更する超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５２１５４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６８５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波診断においては診断の対象部位や診断内容に応じたプローブが利用されるため、複数種類のプローブを選択的に利用できる超音波診断装置が広く普及している。複数種類のプローブが選択的に利用される場合、利用されるプローブの種類に応じて送信回路の負荷条件が変化する。また、同じ種類のプローブであっても、送信周波数（送信信号の周波数）などに応じて、送信回路の出力特性、特に周波数特性が変化する場合がある。したがって、例えば、診断に利用するプローブ種別や送信周波数などによって特定される送信条件に応じて、送信回路の出力特性、特に周波数特性を変更できることが望ましい。
【０００７】
本発明の目的は、送信回路の出力の周波数特性を変更でき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】
【０００８】
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、超音波の送信信号を出力する複数の送信回路を備える送信部と、前記送信部を制御する制御部と、を有し、前記各送信回路の出力段には周波数特性可変回路が設けられ、前記制御部が当該周波数特性可変回路の動作を制御することにより、前記各送信回路の出力の周波数特性を変更することを特徴とする。
【０００９】
望ましい具体例において、前記制御部は、送信条件に応じて前記周波数特性可変回路の動作を制御することにより前記各送信回路の出力の周波数特性を変更することを特徴とする。
【００１０】
望ましい具体例において、前記周波数特性可変回路は、キャパシタとインダクタの少なくとも一方を含む複数素子を備えることを特徴とする。
【００１１】
望ましい具体例において、前記制御部は、前記周波数特性可変回路が備える前記各素子の作動と非作動を切り替えることにより、前記各送信回路の出力の周波数特性を変更することを特徴とする。
【００１２】
望ましい具体例において、前記周波数特性可変回路は、少なくとも１つのスイッチを備え、前記制御部は、前記各スイッチのオンとオフを制御することにより、前記周波数特性可変回路が備える前記各素子の作動と非作動を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
望ましい具体例において、前記制御部は、送信条件に応じて前記各送信回路の出力の周波数特性を変更するにあたり、送信条件ごとに前記各スイッチのオンとオフを定めたテーブル情報に従って、前記周波数特性可変回路が備える前記各スイッチのオンとオフを制御することを特徴とする。
【００１４】
望ましい具体例において、前記送信条件は、プローブ種別と送信周波数と診断モードのうちの少なくとも１つを含む装置情報に基づいて決定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により送信回路の出力の周波数特性を変更できる超音波診断装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施において好適な超音波診断装置の具体例を示す図である。
【図２】送信回路の具体例を示す図である。
【図３】周波数特性可変回路の具体例を示す図である。
【図４】テーブル情報の具体例を示す図である。
【図５】テーブル情報の選択的な適用例を示す図である。
【図６】周波数特性可変回路の変形例を示す図である。
【図７】回路部１の具体例を示す図である。
【図８】回路部２の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の具体例を示す図である。図１に示す具体例において、超音波診断装置１００は、プローブ１０と送信部２０と制御部５０を備えている。
【００１８】
プローブ１０は、複数の振動素子１２を備えている。各振動素子１２は超音波を送受する超音波振動素子である。図１に示す具体例において、プローブ１０は、チャンネル１（ｃｈ１）からチャンネルＮ（ｃｈＮ）までのＮチャンネル（Ｎは自然数）に対応したＮ個の振動素子１２を備えている。
【００１９】
例えば、一次元的に配列された複数の振動素子１２で構成されるリニア走査型のリニアプローブやセクタ走査型のセクタプローブやコンベックス走査型のコンベックスプローブなどがプローブ１０の好適な具体例である。また、二次元的に配列された複数の振動素子１２で構成されるマトリクスアレイプローブ（三次元用プローブ）もプローブ１０の好適な具体例である。
【００２０】
送信部２０は、複数の送信回路２２を備えている。各送信回路２２は対応する振動素子１２へ超音波の送信信号を出力する。また、各送信回路２２の出力段には周波数特性可変回路２４が設けられている。図１に示す具体例において、送信部２０は、チャンネル１（ｃｈ１）からチャンネルＮ（ｃｈＮ）までのＮチャンネル（Ｎは自然数）に対応したＮ個の送信回路２２を備えており、各チャンネルごとに周波数特性可変回路２４が設けられている。
【００２１】
制御部５０は送信部２０を制御する。制御部５０は、例えば、プローブ１０の種別や送信信号の周波数や診断モードなどによって決定される送信条件に応じた送信信号を出力するように複数の送信回路２２を制御する。また、制御部５０は、送信条件に応じて各周波数特性可変回路２４の動作を制御することにより、各送信回路２２の出力の周波数特性を変更する。
【００２２】
図１に示す具体例において、複数の振動素子１２は送信部２０から得られる送信信号に応じた超音波を送波する。これにより超音波の送信ビームが形成されて走査され、例えば走査面内において複数の送信ビームが次々に形成される。また、走査面内において複数の送信ビームに対応した複数の受信ビームが次々に形成され、複数の受信ビームから得られる受信信号に基づいて超音波画像が形成される。なお、図１には、超音波診断装置１００が備える受信処理系の構成要素（受信ビームを形成する受信部など）と画像処理系の構成要素（超音波画像を形成する画像形成部など）が図示省略されている。
【００２３】
図２は、送信回路２２の具体例を示す図である。図２には、超音波診断装置１００（図１）が備える各送信回路２２の具体例が図示されている。図２に示す具体例において、送信回路２２は、正電圧電源と負電圧電源とパルス出力回路を備えている。
【００２４】
正電圧電源は、正電圧（＋ＨＶ）を出力する電圧源であり、正電圧（＋ＨＶ）の大きさを変更できる可変電源であることが望ましい。また、負電圧電源は、負電圧（−ＨＶ）を出力する電圧源であり、負電圧（−ＨＶ）の大きさを変更できる可変電源であることが望ましい。
【００２５】
パルス出力回路は、正電圧電源から供給される正電圧（＋ＨＶ）と負電圧電源から供給される負電圧（−ＨＶ）を利用して送信パルスを出力する。送信パルスの出力は、正側スイッチ信号（＋ＳＷ信号）と負側スイッチ信号（−ＳＷ信号）で制御される。
【００２６】
パルス出力回路は、正側スイッチ信号（＋ＳＷ信号）がオン（ＯＮ）となる期間において送信パルスの振幅（電圧）を正電圧電源から供給される正電圧（＋ＨＶ）とし、負側スイッチ信号（−ＳＷ信号）がオン（ＯＮ）となる期間において送信パルスの振幅（電圧）を負電圧電源から供給される負電圧（−ＨＶ）とする。これにより、図２に示す送信パルスがパルス出力回路から出力される。
【００２７】
なお、例えば、正側スイッチ信号（＋ＳＷ信号）と負側スイッチ信号（−ＳＷ信号）がオン（ＯＮ）となる期間をそれぞれＭ回（Ｍは自然数）とすることにより、送信パルスを構成する波の個数をＭ個（波数Ｍ）とすることが可能である。また、正側スイッチ信号（＋ＳＷ信号）と負側スイッチ信号（−ＳＷ信号）がオン（ＯＮ）となる周期を変更することにより、送信パルスを構成する波の周波数を変更することが可能である。
【００２８】
図３は、周波数特性可変回路２４の具体例を示す図である。図３には、超音波診断装置１００（図１）が備える各送信回路２２の出力段に設けられる各周波数特性可変回路２４の具体例が図示されている。図３に示すように、送信回路２２と周波数特性可変回路２４の間に、２つのダイオードで構成される保護回路が設けられてもよい。
【００２９】
図３に示す具体例において、周波数特性可変回路２４は、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２と２つのキャパシタＣ１，Ｃ２を備えている。また、抵抗Ｒ１とＧＮＤ（接地）の間にスイッチ１（ＳＷ１）が設けられ、抵抗Ｒ２とＧＮＤの間にスイッチ２（ＳＷ２）が設けられ、キャパシタＣ１とＧＮＤの間にスイッチ３（ＳＷ３）が設けられ、キャパシタＣ２とＧＮＤの間にスイッチ４（ＳＷ３）が設けられている。そして、各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）のオンオフが制御部５０により制御される。
【００３０】
制御部５０は、各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）のオンオフを制御することにより、周波数特性可変回路２４が備える各素子の作動と非作動を切り替える。例えば、スイッチ１（ＳＷ１）をオンすることにより抵抗Ｒ１がＧＮＤに接続されて作動状態となり、スイッチ１（ＳＷ１）をオフすることにより抵抗Ｒ１が開放されて非作動状態となる。同様に、スイッチ２（ＳＷ２）のオンとオフに応じて抵抗Ｒ２の作動と非作動が切り替えられ、スイッチ３（ＳＷ３）のオンとオフに応じてキャパシタＣ１の作動と非作動が切り替えられ、スイッチ４（ＳＷ４）のオンとオフに応じてキャパシタＣ２の作動と非作動が切り替えられる。
【００３１】
制御部５０は、周波数特性可変回路２４が備える各素子の作動と非作動を切り替えることにより送信回路２２の出力の周波数特性を変更する。その周波数特性の変更において、制御部５０は、送信条件ごとに各スイッチのオンとオフを定めたテーブル情報に従って、周波数特性可変回路２４が備える各スイッチのオンとオフを制御する。
【００３２】
図４は、テーブル情報の具体例を示す図である。図４には、送信条件ごとに各スイッチ（図３のＳＷ１〜ＳＷ４）のオン（ｏｎ）とオフ（ｏｆｆ）を定めたテーブル情報の具体例が図示されている。
【００３３】
送信条件は、例えば複数の設定値からなる装置情報によって定められる。図４に示す具体例において、複数の設定値はプローブ種別と診断モードと送信周波数と波数である。そして、これら複数の設定値によって決定される送信条件ごとに、各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）のオン（ｏｎ）とオフ（ｏｆｆ）が定められている。
【００３４】
例えば、プローブ種別が「Ｘ」，診断モードが「Ｂ（Ｂモード）」，送信周波数が「Ｌｏｗ（２ＭＨｚ）」，波数が「２」の場合に、４つのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）の全てが「オフ（ｏｆｆ）」とされる。また、プローブ種別が「Ｘ」，診断モードが「カラー（カラーフローモード）」，送信周波数が「Ｈｉｇｈ（５ＭＨｚ）」，波数が「６」の場合に、４つのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）の全てが「オン（ｏｎ）」とされる。
【００３５】
例えば、図１のチャンネル１（ｃｈ１）からチャンネルＮ（ｃｈＮ）までの全チャンネルに対して図４のテーブル情報が適用される。もちろん、チャンネル１（ｃｈ１）からチャンネルＮ（ｃｈＮ）に対して、複数のテーブル情報が選択的に適用されてもよい。
【００３６】
図５は、テーブル情報の選択的な適用例を示す図である。図５には、送信開口の位置に応じてテーブル情報を使い分ける具体例が図示されている。
【００３７】
図５に示す具体例において、テーブル情報Ａは送信開口の中央部に対して適用され、テーブル情報Ｂは送信開口の端部に対して適用される。また、図５に示すテーブル情報Ａとテーブル情報Ｂのそれぞれには、図４のテーブル情報と同様に、送信条件ごとに各スイッチ（図３のＳＷ１〜ＳＷ４）のオン（ｏｎ）とオフ（ｏｆｆ）が定められている。
【００３８】
例えば、図１に示す複数の振動素子１２によって構成される送信開口内において、中央部の領域と端部の領域が設定され、中央部の領域に属する複数の振動素子１２に対応した複数のチャンネルに対してテーブル情報Ａが適用され、端部の領域に属する複数の振動素子１２に対応した複数のチャンネルに対してテーブル情報Ｂが適用される。
【００３９】
図３に示す具体例において、制御部５０は、例えば図４または図５のテーブル情報に従って、周波数特性可変回路２４が備える各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）のオンとオフを制御する。こうして、送信条件に応じて、周波数特性可変回路２４が備える各素子の作動と非作動が切り替えられ、送信回路２２の出力の周波数特性が送信条件に適した特性に変更される。
【００４０】
これにより、例えばインピーダンスの不整合などに伴う不要信号成分が抑圧される。また、周波数特性可変回路２４が備える作動状態にある各素子をダンピングやフィルタとして機能させてもよい。なお、超音波の受信時には、周波数特性可変回路２４が受信信号に悪影響を与えないように、例えば全てのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）をオフとすることが望ましい。
【００４１】
図６は、周波数特性可変回路２４の変形例を示す図である。図６には、超音波診断装置１００（図１）が備える各送信回路２２の出力段に設けられる各周波数特性可変回路２４の変形例が図示されている。なお、送信回路２２と周波数特性可変回路２４の間に保護回路（図３参照）が設けられてもよい。
【００４２】
図６に示す具体例において、周波数特性可変回路２４は、回路部１と回路部２を備えている。そして、回路部１と回路部２の各々が制御部５０により制御される。
【００４３】
図７は、回路部１の具体例を示す図である。図７には、図６の周波数特性可変回路２４が備える回路部１の具体例が図示されている。
【００４４】
具体例１は、抵抗Ｒを選択的に利用する回路例である。具体例１では、スイッチ１（ＳＷ１）をオンとしてスイッチ２（ＳＷ２）をオフとすることにより抵抗Ｒが作動状態となり、スイッチ１（ＳＷ１）をオフとしてスイッチ２（ＳＷ２）をオンとすることにより抵抗Ｒが非作動状態となる。
【００４５】
具体例２は、インダクタＬ（例えばビーズ）を選択的に利用する回路例である。具体例２では、スイッチ１（ＳＷ１）をオンとしてスイッチ２（ＳＷ２）をオフとすることによりインダクタＬが作動状態となり、スイッチ１（ＳＷ１）をオフとしてスイッチ２（ＳＷ２）をオンとすることによりインダクタＬが非作動状態となる。
【００４６】
具体例３は、抵抗ＲとインダクタＬを選択的に利用する回路例である。具体例３では、スイッチ１（ＳＷ１）をオンとしてスイッチ２（ＳＷ２）とスイッチ３（ＳＷ３）をオフとすることにより抵抗Ｒのみが作動状態となる。また、スイッチ２（ＳＷ２）をオンとしてスイッチ１（ＳＷ２）とスイッチ３（ＳＷ３）をオフとすることによりインダクタＬのみが作動状態となる。またスイッチ１（ＳＷ１）とスイッチ２（ＳＷ２）をオフとしてスイッチ３（ＳＷ３）をオンとすることにより抵抗ＲとインダクタＬが非作動状態となる。なお、具体例３において、スイッチ１（ＳＷ１）とスイッチ２（ＳＷ２）をオンとしてスイッチ３（ＳＷ３）をオフとすることにより抵抗ＲとインダクタＬの両方を作動状態としてもよい。
【００４７】
具体例４は、ダイオードＤを選択的に利用する回路例である。具体例４では、スイッチ１（ＳＷ１）をオンとしてスイッチ２（ＳＷ２）をオフとすることによりダイオードＤが作動状態となり、スイッチ１（ＳＷ１）をオフとしてスイッチ２（ＳＷ２）をオンとすることによりダイオードＤが非作動状態となる。
【００４８】
さらに、回路部１として、例えば、抵抗ＲとインダクタＬとダイオードＤを選択的に利用する回路が利用されてもよい。また、回路部１内の各スイッチは、制御部５０（図６）によって制御される。
【００４９】
図８は、回路部２の具体例を示す図である。図８には、図６の周波数特性可変回路２４が備える回路部２の具体例が図示されている。
【００５０】
具体例１は、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４を４つのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）により選択的に利用する回路例である。各抵抗Ｒ１〜Ｒ４に対応した各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）をオンとすることにより、所望の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を選択的に作動状態とすることができる。もちろん、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４のうちの複数個が同時に作動状態とされてもよい。
【００５１】
具体例２は、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２と２つのキャパシタＣ１，Ｃ２を４つのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）により選択的に利用する回路例である。各抵抗Ｒ１，Ｒ２に対応した各スイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をオンとすることにより、抵抗Ｒ１またはＲ２を選択的に作動状態とすることができ、各キャパシタＣ１，Ｃ２に対応した各スイッチ（ＳＷ３，ＳＷ４）をオンとすることにより、キャパシタＣ１またはＣ２を選択的に作動状態とすることができる。もちろん、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２と２つのキャパシタＣ１，Ｃ２のうちの複数個が同時に作動状態とされてもよい。
【００５２】
具体例３は、４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４を４つのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）により選択的に利用する回路例である。各キャパシタＣ１〜Ｃ４に対応した各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）をオンとすることにより、所望のキャパシタＣ１〜Ｃ４を選択的に作動状態とすることができる。もちろん、４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４のうちの複数個が同時に作動状態とされてもよい。
【００５３】
具体例４は、３つの抵抗Ｒ１〜Ｒ３と１つのキャパシタＣ１を４つのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）により選択的に利用する回路例である。各抵抗Ｒ１〜Ｒ３に対応した各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ３）をオンとすることにより、所望の抵抗Ｒ１〜Ｒ３を選択的に作動状態とすることができ、キャパシタＣ１に対応したスイッチ（ＳＷ４）をオンとすることにより、キャパシタＣ１を作動状態とすることができる。もちろん、３つの抵抗Ｒ１〜Ｒ３と１つのキャパシタＣ１のうちの複数個が同時に作動状態とされてもよい。
【００５４】
具体例５は、１つの抵抗Ｒ１と３つのキャパシタＣ１〜Ｃ３を４つのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）により選択的に利用する回路例である。抵抗Ｒ１に対応したスイッチ（ＳＷ１）をオンとすることにより抵抗Ｒ１を作動状態とすることができ、各キャパシタＣ１〜Ｃ３に対応した各スイッチ（ＳＷ２〜ＳＷ４）をオンとすることにより、所望のキャパシタＣ１〜Ｃ３を選択的に作動状態とすることができる。もちろん、１つの抵抗Ｒ１と３つのキャパシタＣ１〜Ｃ３のうちの複数個が同時に作動状態とされてもよい。
【００５５】
回路部２内の各スイッチ、つまり具体例１〜具体例５の各スイッチも制御部５０（図６）によって制御される。
【００５６】
なお、周波数特性可変回路２４は、回路部１と回路部２に加えて別の回路部を備えてもよい。例えば、周波数特性可変回路２４が回路部１と回路部２と回路部３を備える構成でもよい。この場合、例えば図１のプローブ１０内に回路部３を設けるようにしてもよい。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【符号の説明】
【００５８】
１０  プローブ、１２  振動素子、２０  送信部、２２  送信回路、２４  周波数特性可変回路、５０  制御部、１００  超音波診断装置。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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