(57)【要約】【課題】  超音波の信号における立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくする。【解決手段】  定電流設定器９,１０は、電圧VCP，VCNをそれぞれ発生する。抵抗素子６は、充電電流を生じさせる。抵抗素子７は、放電電流を生じさせる。トランジスタ３は、電圧VCPのゲートへの印加時に充電電流を超音波振動子５に供給する。トランジスタ４は、電圧VCNのゲートへの印加時に放電電流を超音波振動子５から出力させる。ドライバ１，２は、トランジスタ３，４のゲートへの電圧VCP，VCNの印加をそれぞれＯＮ／ＯＦＦする。トランジスタ１３，１４は、電圧VCP，VCNをそれぞれゲートに受けて、抵抗素子１１，１２にそれぞれ生じる電流をソース−ドレイン間に流す。定電流設定器９，１０は、抵抗素子１１，１２にそれぞれ生じる電流の電流値が第１および第２の設定値となるように電圧VCP，VCNの電圧値をそれぞれ設定する。【選択図】      図１
2008289780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子から送信される超音波を利用して被検体の診断を行う超音波診断装置において、
第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、
第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、
前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第１の抵抗素子と、
前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第２の抵抗素子と、
前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するＰ形チャネルの第１の電界効果トランジスタと、
前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるＮ形チャネルの第２の電界効果トランジスタと、
前記第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第１のドライバと、
前記第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第２のドライバと、
第３の抵抗素子と、
前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、
第４の抵抗素子と、
前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
複数の超音波振動子からそれぞれ送信される超音波を利用して被検体の診断を行う超音波診断装置において、
第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、
第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第１の抵抗素子と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第２の抵抗素子と、
前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するＰ形チャネルの複数の第１の電界効果トランジスタと、
前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるＮ形チャネルの複数の第２の電界効果トランジスタと、
前記複数の第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第１のドライバと、
前記複数の第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第２のドライバと、
第３の抵抗素子と、
前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、
第４の抵抗素子と、
前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
超音波振動子と、
第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、
第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、
前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第１の抵抗素子と、
前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第２の抵抗素子と、
前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するＰ形チャネルの第１の電界効果トランジスタと、
前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるＮ形チャネルの第２の電界効果トランジスタと、
前記第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第１のドライバと、
前記第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第２のドライバと、
第３の抵抗素子と、
前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、
第４の抵抗素子と、
前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項４】
複数の超音波振動子と、
第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、
第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第１の抵抗素子と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第２の抵抗素子と、
前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するＰ形チャネルの複数の第１の電界効果トランジスタと、
前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるＮ形チャネルの複数の第２の電界効果トランジスタと、
前記複数の第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第１のドライバと、
前記複数の第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第２のドライバと、
第３の抵抗素子と、
前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、
第４の抵抗素子と、
前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定する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、超音波振動子から送信される超音波を利用して被検体の診断を行う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、超音波プローブ内の振動子から超音波を送信する手段として、電流吐き出し用の正方向スイッチと吸い込み用の負方向スイッチとを備え、それらを交互に切り替えることにより矩形パルスを発生させる回路構成を備えた超音波診断装置が一般的に用いられている。
【０００３】
図５はこのような超音波診断装置における超音波プローブ内の回路構成の一部を示す図である。図５には上記の特徴的な構成に関連する送信部のみについて示している。
【０００４】
なお、以下の説明の中で、ＦＥＴ（field-effect transistor）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。またロジック波形においては、信号レベルの高い状態をＨ、低い状態をＬとそれぞれ記す。
【０００５】
図５においては図示を省略している基準信号発生器からの基準信号に基づく信号をそれぞれ有する信号Ｓ１，Ｓ２がドライバ１，２にそれぞれ加えられる。ドライバ１は、電圧1VHPH，1VHPLを選択するスイッチ構成から成っており、信号Ｓ１がＬの時に電圧1VHPHを出力し、Ｈの時に電圧1VHPLを出力する。ドライバ１の出力電圧は、P-CH MOSFETを用いたトランジスタ３のゲート端子に加えられる。電圧1VHPLとしては、トランジスタ３がＯＮするに必要な電圧値が与えられており、よって信号Ｓ１がＨの時にトランジスタ３がＯＮになる。ドライバ２は、信号Ｓ２がＬの時に電圧1VHNLを出力し、Ｈの時に電圧1VHNLを出力する。ドライバ２の出力電圧は、N-CH MOSFETを用いたトランジスタ４のゲート端子に加えられる。トランジスタ４は、信号Ｓ２がＬの時ＯＮになり、Ｈの時ＯＦＦになる。信号Ｓ１，Ｓ２は、Ｌ状態の電圧値は異なるが、波形のＨおよびＬの時相は同じになっている。かくして、電圧1VHPHと電圧1VHNHとで超音波振動子５に電荷が充放電される。この結果、超音波振動子５に供給される電圧の波形は、信号Ｓ１，Ｓ２に同期したパルス状となり、そのパルス幅は通常、送信する超音波周波数の１／２周期に設定される。超音波振動子５に供給される電圧の立ち上がり時間はトランジスタ３のゲート−ソース間電圧によるドレイン電流と超音波振動子５のインピーダンスとで決まり、立ち下がり時間はトランジスタ４のゲート−ソース間電圧によるドレイン電流と超音波振動子５のインピーダンスとで決まる。
【特許文献１】特開２００４−８９６９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、画像診断で重要視されてきているハーモニックイメージ画像を構築する上では、超音波の信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を可能な限り小さくすることが望ましい。なお、ハーモニックイメージ画像とは、生体内で発生する波形歪みを検出して画像を構築することにより得られるコントラスト分解能の良い画像である。従って、信号そのものが歪むと生体内歪みとの識別が非常に難しくなるため歪みのない信号で超音波を送信することが重要である。
【０００７】
しかしながら、上記したような従来の構成の送信部によると、トランジスタ３とトランジスタ４とが、材料となっている半導体の物性そのものが異なるために特性を揃えることが難しく、立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくすることが困難であった。
【０００８】
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、超音波の信号における立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様による超音波診断装置は、超音波振動子から送信される超音波を利用して被検体の診断を行うものであって、第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第１の抵抗素子と、前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第２の抵抗素子と、前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するＰ形チャネルの第１の電界効果トランジスタと、前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるＮ形チャネルの第２の電界効果トランジスタと、前記第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第１のドライバと、前記第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第２のドライバと、第３の抵抗素子と、前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、第４の抵抗素子と、前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを備え、前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定する。
【００１０】
本発明の第２の態様による超音波診断装置は、複数の超音波振動子からそれぞれ送信される超音波を利用して被検体の診断を行うものであって、第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第１の抵抗素子と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第２の抵抗素子と、前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するＰ形チャネルの複数の第１の電界効果トランジスタと、前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるＮ形チャネルの複数の第２の電界効果トランジスタと、前記複数の第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第１のドライバと、前記複数の第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第２のドライバと、第３の抵抗素子と、前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、第４の抵抗素子と、前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを備え、前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定する。
【００１１】
本発明の第３の態様による超音波プローブは、超音波振動子と、第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第１の抵抗素子と、前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第２の抵抗素子と、前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するＰ形チャネルの第１の電界効果トランジスタと、前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるＮ形チャネルの第２の電界効果トランジスタと、前記第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第１のドライバと、前記第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする第２のドライバと、第３の抵抗素子と、前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、第４の抵抗素子と、前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを備え、前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定する。
【００１２】
本発明の第４の態様による超音波プローブは、複数の超音波振動子と、第１の駆動電圧を発生する第１の発生手段と、第２の駆動電圧を発生する第２の発生手段と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第１の抵抗素子と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第２の抵抗素子と、前記第１の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するＰ形チャネルの複数の第１の電界効果トランジスタと、前記第２の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるＮ形チャネルの複数の第２の電界効果トランジスタと、前記複数の第１の電界効果トランジスタのゲートへの前記第１の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第１のドライバと、前記複数の第２の電界効果トランジスタのゲートへの前記第２の駆動電圧の印加をそれぞれにＯＮ／ＯＦＦする複数の第２のドライバと、第３の抵抗素子と、前記第１の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第１の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第３の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第３の電界効果トランジスタと、第４の抵抗素子と、前記第２の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第２の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第４の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第４の電界効果トランジスタとを備え、前記第１の発生手段は、前記第３の抵抗素子に生じる電流の電流値が第１の設定値となるように前記第１の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第２の発生手段は、前記第４の抵抗素子に生じる電流の電流値が第２の設定値となるように前記第２の駆動電圧の電圧値を設定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波の信号における立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。なお、図１において図５と同一部分には同一の符号を付している。また図１では、超音波の送信に関連する部分のみの構成について表している。また近年の超音波診断装置は、２次元アレイまたは３次元アレイの多チャネル振動子を備えて、リアルタイムに断層像を表示する構成が一般的である。このため、送信部もそれに対応したチャネル数を備えているが、図１ではそのうちの１チャネル分のみについて表している。
【００１６】
第１の実施形態の超音波診断装置は、装置本体１００および超音波プローブ２００を含む。
【００１７】
装置本体１００はさらに、基準信号発生器２１を含む。超音波プローブ２００はさらに、ドライバ１，２、トランジスタ３，４、超音波振動子５、抵抗素子６，７、送信波形発生器８、定電流設定器９，１０、抵抗素子１１，１２、トランジスタ１３，１４および電流制御部１５を含む。
【００１８】
基準信号発生器２１は、基準信号を発生する。この基準信号は、装置本体１００と超音波プローブ２００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２００へと伝送される。そして基準信号は、送信波形発生器８に入力される。
【００１９】
ドライバ１には、送信波形発生器８から出力される信号Ｓ１、電力線ＰＬ１を介して供給される電圧2VHPHおよび定電流設定器９から出力される電圧VCPがそれぞれ入力される。ドライバ１は、電圧2VHPH，VCPを選択するスイッチ構成から成っており、送信波形発生器８から出力される信号Ｓ１がＬの時に電圧2VHPHを出力し、Ｈの時に電圧VCPを出力する。ドライバ１の出力電圧は、トランジスタ３のゲート端子に加えられる。
【００２０】
ドライバ２には、送信波形発生器８から出力される信号Ｓ２、電力線ＰＬ２を介して供給される電圧2VHNHおよび定電流設定器１０から出力される電圧VCNがそれぞれ入力される。ドライバ２は、電圧2VHNL，VCNを選択するスイッチ構成から成っており、送信波形発生器８から出力される信号Ｓ２がＬの時に電圧VCNを出力し、Ｈの時に電圧2VHNHを出力する。ドライバ２の出力電圧は、トランジスタ４のゲート端子に加えられる。
【００２１】
トランジスタ３としては、典型的にはＰ形チャネルのＭＯＳ形ＦＥＴが使用される。トランジスタ３のドレイン端子は、超音波振動子５の端子の１つに接続されている。トランジスタ３のソース端子は、抵抗素子６の端子の１つに接続されている。
【００２２】
トランジスタ４としては、典型的にはＮ形チャネルのＭＯＳ形ＦＥＴが使用される。トランジスタ４のドレイン端子は、超音波振動子５の端子の１つにトランジスタ３のドレイン端子と共通に接続されている。トランジスタ４のソース端子は、抵抗素子７の端子の１つに接続されている。
【００２３】
超音波振動子５は、トランジスタ３，４が接続されていない端子が設置されている。超音波振動子５は、トランジスタ３，４を介して供給される電流によって充放電されることにより、超音波を放射する。
【００２４】
抵抗素子６は、トランジスタ３のソース端子が接続されているのとは異なる端子が電力線ＰＬ１に接続されている。抵抗素子６は、電力線ＰＬ１からトランジスタ３のソース端子へと一定の電流を供給する。
【００２５】
抵抗素子７は、トランジスタ４のソース端子が接続されているのとは異なる端子が電力線ＰＬ２に接続されている。抵抗素子７は、電力線ＰＬ２からトランジスタ４のソース端子へと一定の電流を供給する。
【００２６】
送信波形発生器８は、基準信号に基づいて信号をそれぞれ有する信号Ｓ１，Ｓ２を発生する。信号Ｓ１，Ｓ２は、Ｌ状態の電圧値は異なるが、波形のＨおよびＬの時相は同じになっている。
【００２７】
定電流設定器９は、第１乃至第３の３つの入力端子を有する。第１の入力端子は、電力線ＰＬ１に直接に接続されている。第２の入力端子は、抵抗素子１１を介して電力線ＰＬ１に接続される。第３の入力端子には、電流制御部１５から出力される設定電圧が加えられる。定電流設定器９は、これらの３つの入力端子に加えられる電圧に基づいて、電圧VCPを発生する。
【００２８】
定電流設定器１０は、第１乃至第３の３つの入力端子を有する。第１の入力端子は、電力線ＰＬ２に直接に接続されている。第２の入力端子は、抵抗素子１２を介して電力線ＰＬ２に接続される。第３の入力端子には、電流制御部１５から出力される設定電圧が加えられる。定電流設定器１０は、これらの３つの入力端子に加えられる電圧に基づいて、電圧VCNを発生する。
【００２９】
抵抗素子１１は、電力線ＰＬ１から流れ出る電流の大きさに応じた電圧降下を発生させる。
【００３０】
抵抗素子１２は、電力線ＰＬ２から流れ出る電流の大きさに応じた電圧降下を発生させる。
【００３１】
トランジスタ１３としては、トランジスタ３と同じ特性を持った素子を使用する。トランジスタ１３は、ゲート端子が定電流設定器９の出力端子に、ソース端子が定電流設定器９の第２の入力端子に、そしてドレイン端子が電力線ＰＬ３にそれぞれ接続されている。
【００３２】
トランジスタ１４としては、トランジスタ４と同じ特性を持った素子を使用する。トランジスタ１４は、ゲート端子が定電流設定器１０の出力端子に、ソース端子が定電流設定器１０の第２の入力端子に、そしてドレイン端子が電力線ＰＬ４にそれぞれ接続されている。
【００３３】
電流制御部１５は、定電流設定器９，１０のそれぞれへ設定電圧を与える。この設定電圧は、超音波振動子５に供給される電圧の立ち上がり時間および立ち下がり時間を調節するために変更が可能である。
【００３４】
図２は定電流設定器９の具体的な構成例を示す図である。
【００３５】
図２に示すように定電流設定器９は、演算増幅器９ａ，９ｂを含む。
【００３６】
演算増幅器９ａの非反転入力端子が定電流設定器９の第１の入力端子に相当し、反転入力端子が第２の入力端子に相当する。演算増幅器９ａの出力端子は、演算増幅器９ｂの非反転入力端子に接続されている。演算増幅器９ｂの反転入力端子は、定電流設定器９の第３の入力端子に相当する。そして演算増幅器９ｂの出力端子からの出力が電圧VCPとされる。
【００３７】
定電流設定器１０も、上記のような定電流設定器９の構成と同様な構成をなす。
【００３８】
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。
【００３９】
送信波形発生器８は、基準信号に基づいて送信波形を有した信号Ｓ１，Ｓ２を発生させる。これらの信号Ｓ１，Ｓ２は、ドライバ３，４にそれぞれ加えられる。
【００４０】
ドライバ１は、信号Ｓ１がＬの時に電圧2VHPHを出力し、Ｈの時に電圧VCPを出力する。このようにドライバ１が出力する電圧は、トランジスタ３のゲート端子に加えられる。電圧VCPの値は、トランジスタ３がＯＮするに必要な電圧値が与えられており、よって信号Ｓ１がＨの時にトランジスタ３はＯＮになる。トランジスタ３がＯＮになると、電力線ＰＬ１から抵抗素子６およびトランジスタ３を介して超音波振動子５へと電流が供給されて、超音波振動子５が充電される。
【００４１】
このときに超音波振動子５へと供給される電流の大きさは、トランジスタ３のゲート−ソース間電圧によるドレイン電流の大きさに応じて決まる。トランジスタ３のソース端子には、電圧2VHPHが抵抗素子６を介して加えられているだけであるから、その電位は常に一定である。トランジスタ３がＯＮになるときには、トランジスタ３のゲート端子には電圧VCPが加えられるから、この状態におけるゲート端子の電位は電圧VCPによって決まる。
【００４２】
電圧VCPは、定電流設定器９によって次に説明するように生成される。
【００４３】
電力線ＰＬ３の電圧2VHPLは、トランジスタ１３のゲート電圧値より低い値に設定されている。ここで、抵抗素子１１の両端電圧値が定電流設定器９の演算増幅器９ａによって検出される。さらに定電流設定器９の演算増幅器９ｂにより、演算増幅器９ａによる検出電圧値と電流制御部１５から出力される設定電圧の値との差分に相当する値の電圧として電圧VCPが生成される。なお、定電流設定器９は高い増幅率を持っており、トランジスタ１３を通して負帰還が掛かっている。したがって、トランジスタ１３のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子１１間電圧を一定とするように、すなわち抵抗素子１１およびトランジスタ１３のソース−ドレイン間を流れる電流の大きさを一定とするように電圧VCPの値が調整される。このように調整された電圧VCPがトランジスタ３のゲート端子に加えられることによって、トランジスタ３のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子６間電圧が一定に維持される。
【００４４】
一方、ドライバ２は、信号Ｓ２がＬの時に電圧VCNを出力し、Ｈの時に電圧2VHNLを出力する。してトランジスタ４のゲート端子に出力信号を加える。トランジスタ４は波形Ｓ２がＬの時ONになりＨの時OFF状態になる。このようにドライバ２が出力する電圧は、トランジスタ４のゲート端子に加えられる。電圧VCNの値は、トランジスタ４がＯＮするに必要な電圧値が与えられており、よって信号Ｓ２がＬの時にトランジスタ４はＯＮになる。トランジスタ４がＯＮになると、超音波振動子５から電力線ＰＬ２へと電流が吸い込まれて、超音波振動子５が放電される。
【００４５】
電圧VCNも、定電流設定器１０によって電圧VCPと同様に、トランジスタ１４のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子１２間電圧を一定とするように、すなわちトランジスタ１４のドレイン−ソース間および抵抗素子１２を流れる電流の大きさを一定とするように値が調整される。このように調整された電圧VCNがトランジスタ４のゲート端子に加えられることによって、トランジスタ４のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子７間電圧が抵抗素子６間電圧と同じ値で一定に維持される。
【００４６】
さて、信号Ｓ１，Ｓ２は、波形のＨおよびＬの時相が同じになっている。このためトランジスタ３，４は、図３に示すようにいずれか一方のみがＯＮ状態となる。かくして、上記のような超音波振動子５の充電および放電はそれぞれ別のタイミングにて実行される。この結果、超音波振動子５に供給される電圧の波形は図３に示すようにパルス状となる。そして、トランジスタ３がＯＮであるときの抵抗素子６間電圧と、トランジスタ４がＯＮであるときの抵抗素子７間電圧とが一致していることにより、超音波振動子５に供給される電圧の波形における立ち上がり時間ＴＬと立ち下がり時間ＴＦとは互いに等しくなる。
【００４７】
このように第１の実施形態によれば、立ち上がり時間ＴＬと立ち下がり時間ＴＦとの差が非常に小さい波形によって超音波振動子５を充放電することができる。そしてこの結果として得られる立ち上がりと立ち下がりとの対称性の高い超音波を利用することにより、生体内で発生する波形歪みを良好に検出することが可能となり、非常に良質なハーモニックイメージ画像を得ることが可能となる。
【００４８】
なお、抵抗素子１１およびトランジスタ１３のソース−ドレイン間を流れる電流の大きさおよびトランジスタ１４のドレイン−ソース間および抵抗素子１２を流れる電流の大きさに応じて超音波振動子５の充電電流の大きさおよび放電電流の大きさがそれぞれ決まる。そして抵抗素子１１およびトランジスタ１３のソース−ドレイン間を流れる電流の大きさおよびトランジスタ１４のドレイン−ソース間および抵抗素子１２を流れる電流の大きさは、電流制御部１５が出力する設定電圧大きさに応じて決まる。従って、立ち上がり時間ＴＬの大きさおよび立ち下がり時間ＴＦの大きさは、設定電圧によって任意に調整することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図４は第１の実施形態における超音波プローブ２００と同等な機能を有した超音波プローブをＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）を適用して実現する場合の構成図である。なお、図４において図１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また図１では１チャネル分の構成を示していたが、図４ではｎ個の超音波振動子5-1〜5-nを持つ多チャネルの構成を示している。
【００５０】
図４において符号２１０を付して示す枠線の内部がＡＳＩＣを適用して構成される部分である。図１におけるドライバ１，２、トランジスタ３，４、抵抗素子６，７、定電流設定器９，１０、抵抗素子１１，１２およびトランジスタ１３，１４に相当する要素がＡＳＩＣを適用して実現される。
【００５１】
パルサ211-1〜211-nは、超音波振動子5-1〜5-nにそれぞれ対応する。パルサ211-1〜211-nは、互いに共通の構成を持ち、それぞれドライバ１，２、トランジスタ３，４、抵抗素子６，７を含む。なおドライバ１は、Ｐ形チャネルのＭＯＳ形ＦＥＴであるトランジスタ１ａとＮ形チャネルのＭＯＳ形ＦＥＴであるトランジスタ１ｂとを、ドレイン端子どうしを接続したＣ級動作接続して構成される。ドライバ２は、Ｐ形チャネルのＭＯＳ形ＦＥＴであるトランジスタ２ａとＮ形チャネルのＭＯＳ形ＦＥＴであるトランジスタ２ｂとを、同じくＣ級動作接続して構成される。
【００５２】
ドライバ電圧発生部２１２は、パルサ211-1〜211-nに共通の１つが設けられている。ドライバ電圧発生部２１２には、演算増幅器９ｃ,１０ｃ、定電流回路９ｄ，１０ｄ、抵抗素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂおよびトランジスタ１３，１４が含まれる。演算増幅器９ｃ、定電流回路９ｄおよび抵抗素子１１ａ，１１ｂによって、第１の実施形態において定電流設定器９および抵抗素子１１により構成されるのと同等の機能を持った回路が構成される。また演算増幅器１０ｃ、定電流回路１０ｄおよび抵抗素子１２ａ，１２ｂによって、第１の実施形態において定電流設定器１０および抵抗素子１２により構成されるのと同等の機能を持った回路が構成される。
【００５３】
ドライバ電圧発生部２１２では、第１の実施形態と同様な電圧VCP、VCNが生成される。これらの電圧VCP，VCNは、パルサ211-1〜211-nのそれぞれで共通に使用される。
【００５４】
一般的にＡＳＩＣ内部の同じ構成の素子特性は非常に近いものが得られることが知られている。このため、上述のように電圧VCP，VCNをパルサ211-1〜211-nのそれぞれで共通に使用することができ、回路を小型化できる。
【００５５】
もちろん、電圧VCP，VCNによってトランジスタ３，４をそれぞれＯＮさせることにより、第１の実施形態で説明したように立ち上がりと立ち下がりとの対称性の高い超音波を送信することが可能である。
【００５６】
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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の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中の定電流設定器９の具体的な構成例を示す図。
【図３】図１中のトランジスタ３，４の動作状態と超音波振動子５の端子電圧の変化とを示す図。
【図４】第１の実施形態における超音波プローブ２００と同等な機能を有した超音波プローブをＡＳＩＣを適用して実現する場合の構成図。
【図５】従来の超音波診断装置における超音波プローブ内の回路構成の一部を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１，２…ドライバ、１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３，４，１３，１４…トランジスタ、５，5-1〜5-n…超音波振動子、６，７，１１，１２，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…抵抗素子、８…送信波形発生器、９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ｃ…演算増幅器、９ｄ，１０ｄ…定電流回路、９，１０…定電流設定器、１５…電流制御部、２１…基準信号発生器、１００…装置本体、２００…超音波プローブ、211-1〜211-n…パルサ、２１２…ドライバ電圧発生部。
【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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