(57)【要約】【課題】マルチプレクサ回路とその周辺回路をＩＣ化して、最適な回路実装効率のＩＣを備えた超音波診断装置を提供する。【解決手段】マルチプレクサＩＣ６には、主スイッチ１１の開閉制御を行うシフトレジスタ回路系６、バスレジスタ回路系７、デコーダ回路９を有し、少数の制御信号線と少数のクロック線により、多数の振動子に接続されるマルチプレクサＩＣ内主スイッチ１１の開閉制御を可能としている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子から形成される探触子と、この探触子から被検体へ超音波を送信する送信回路系と、前記探触子を介して前記被検体からの反射エコー信号を受信する受信回路系と、前記振動子、前記送信回路系及び前記受信回路系の間で伝達される信号を主スイッチにて切り替えるマルチプレクサ回路を収容する１つのマルチプレクサＩＣとを備えた超音波診断装置において、前記マルチプレクサＩＣは、前記主スイッチの切り替え制御を行う制御回路を収容することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御回路は、所定のクロックパルスの入力によって順次エンコード出力するシフトレジスタ回路系と、このシフトレジスタ回路系のエンコード出力をデコードして前記主スイッチの任意の切り替え信号を生成するデコード回路系とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記シフトレジスタ回路系に一時蓄えられたマルチプレクサ接続情報を次段のマルチプレクサＩＣへ出力可能に接続されたことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、探触子を形成する複数の振動子、送信回路系及び受信回路系の間で伝達される信号を主スイッチにて切り替えるマルチプレクサＩＣを備えた超音波診断装置に係り、特にマルチプレクサＩＣの実装効率を向上するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置は、例えば［特許文献１］に示されるように、トランスデューサーマトリックスを超音波走査中、同心リング状に動作させて互いに直交する２方向に２重収束を可能にする電子回路を比較的少数の電子スイッチを用いて比較的簡単且つ安価に実現しようとするシステムが記載されている。
【０００３】
あるいは、［特許文献２］には、ビームフォーマが有するチャネルよりも多い電気的に独立した素子を有する多数行列型のトランスデューサー・アレイにビームフォーマを接続するためのマルチプレクサが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６２−２４０９３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１７８２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上記［特許文献１］では、マルチプレクサ接続制御のために非常に多くの信号線を布線しなければならないので、回路実装上において困難であるという問題があった。
【０００６】
つまり、探触子の振動子数が２次元の各方向にそれぞれ１２８個並んでおり、超音波送受信チャンネル数が１６とするならば、マルチプレクサ制御線の数は、１２８×  １２８×１６＝２６２，１４４本にも達し、実際のハードウェアで実現することは、回路の実装面で困難である。
【０００７】
また、上記［特許文献２］では、合成開口式ビーム形成に適した送波アパーチャ及び受波アパーチャ形成に有効な手段を提供しているため、超音波収束リングの中心位置が互いにことなる超音波送受信方式に関し十分な配慮がなされていないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、マルチプレクサ回路とその周辺回路をＩＣ化して、最適な回路実装効率のＩＣを備えた超音波診断装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数の振動子から形成される探触子と、この探触子から被検体へ超音波を送信する送信回路系と、前記探触子を介して前記被検体からの反射エコー信号を受信する受信回路系と、前記振動子、前記送信回路系及び前記受信回路系の間で伝達される信号を主スイッチにて切り替えるマルチプレクサ回路を収容する１つのマルチプレクサＩＣとを備えた超音波診断装置において、前記マルチプレクサＩＣは、前記主スイッチの切り替え制御を行う制御回路を収容することを特徴とする超音波診断装置により達成される。
【００１０】
また、前記制御回路は、所定のクロックパルスの入力によって順次エンコード出力するシフトレジスタ回路系と、このシフトレジスタ回路系のエンコード出力をデコードして前記主スイッチの任意の切り替え信号を生成するデコード回路系とを備えてもよい。
また、前記シフトレジスタ回路系に一時蓄えられたマルチプレクサ接続情報を次段のマルチプレクサＩＣへ出力可能に接続されてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施の形態の超音波装置について、図面を用いて説明する。
図１は、超音波装置の一実施の形態を示すブロック構成図である。
超音波診断装置は、図１に示すように、被検体の計測対称の部位に対し超音波を送受信する超音波探触子１と、超音波探触子１に送信波の送信フォーカス処理をして超音波送信する送信手段である送信回路系２と、超音波探触子１から出力される受信波の受信フォーカス処理をする整相手段を含んでなる受信回路系３と、受信回路系３から出力される受信信号を用いて超音波断層像などを表示する超音波表示回路系４と、超音波表示系４から出力される超音波画像情報を表示する、例えばモニタなどの画像表示器５とを有している。
【００１２】
特に、本発明の超音波装置では、送信回路系２および受信回路系３と、超音波探触子１の間に、新たにマルチプレクサＩＣ６を設けるとともに、マルチプレクサＩＣ内部スイッチの切り替え制御を司るマルチプレクサ制御回路７を新たに設け、特に、マルチプレクサＩＣ６は、内部スイッチの構成として、図２に示ように、ｎ個の主スイッチを含む構成を持つことを特徴とし、マルチプレクサ制御回路回路７は、その内部にシフトレジスタ回路系８、バスレジスタ回路系９、デコーダ回路系１０を含んで成るものである。
【００１３】
このように構成される超音波装置の詳細構成と動作について、次に説明する。超音波探触子１は、被検体内に超音波を送受信するとともに、被検体内からの超音波の反射波を受信する機能を備えており、超音波を被検体に送信するとともに。被検体からの反射エコー信号を受信する、一次元または二次元に配列された複数の振動子を有して構成されている。
【００１４】
本実施の形態では、探触子として、横方向にｍ１個の振動子、縦方向にｍ２個の振動子をもって成る探触子を例にあげて詳細に説明する。
【００１５】
送信回路系２は、超音波探触子１に対して超音波の送信を行うものであり、送信回路系内部の複数の送信チャンネルでは、各送信チャンネル毎に複数の振動子に対して送信フォーカス制御を行うものである。
【００１６】
受信回路系３は、超音波探触子１の複数の振動子により受信された複数チャンネルの反射波を取り込み、チャンネル毎に異なった遅延時間を与えて受信フォーカシング処理、つまり整相処理を行う。超音波表示系４は、受信回路系３の出力から超音波断層像あるいは超音波ドプラ像などを演算・再構成するものである。
【００１７】
画像表示器５は、超音波表示系４にて演算・再構成された超音波画像情報を可視化するものでモニタなどから成る。
【００１８】
ここで、送信回路系２および受信回路系３と、超音波探触子１の間に、新たに設けたマルチプレクサ回路系６は、超音波探触子１内の実際に超音波を送受信する１つ以上の振動子に対して、複数の超音波送信あるいは超音波受信チャンネルの中から１つの送受信チャンネルを選択するものであり、その構成を図２に示す。
【００１９】
超音波を送受信する探触子にて横方向の振動子数をｍ１、送受信チャンネル数をｎとする。１つのマルチプレクサＩＣ６には、ｍ０個の振動子が接続されるものとする。ここで、１つの振動子に対しては、ｎ個の送受信チャンネルから一つの送受信チャンネルを選択すべく、一つの振動子あたり、ｎ個の主スイッチ回路１１が接続されている。これらのマルチプレクサＩＣ６の接続状態制御を司るシフトレジスタ回路系８、バスレジスタ回路系９、デコーダ回路系１０をマルチプレクサＩＣ６の内部に備えて成る。
【００２０】
図３は、マルチプレクサＩＣ６の内部の詳細を示すブロック図であり、図５は、図３を説明するためのタイミング線図である。
【００２１】
図３にてシフトレジスタ回路系８−１には、マルチプレクサ接続情報が、外部メモリ回路１２から供給され、シフトレジスタクロックＳＣＫにより一時格納される。次のＳＣＫのタイミングでシフトレジスタ８−１に格納されていたマルチプレクサ接続情報は、次段シフトレジスタ８−２に格納されるとともに、シフトレジスタ８−１には、新しいマルチプレクサ接続情報が、メモリ回路１２から供給される。このような動作をＳＣＫがｍ０回繰り返すことにより、すべてのシフトレジスタの情報が更新される。図３および図５において、シフトレジスタ８−１には、００のマルチプレクサ接続情報が、シフトレジスタ８−２には、０１のマルチプレクサ接続情報が、シフトレジスタ８−ｍ０には、ＯＦの接続情報が格納されたことになる。
【００２２】
さらに、バスレジスタクロックＲＣＫにより、シフトレジスタ回路系８に格納されていたマルチプレクサ接続情報が、バスレジスタ回路系９に格納される。
【００２３】
本発明の実施の形態では、バスレジスタ回路系の後段にデコーダ回路系１０を新規に設けた。デコーダ回路系１０の動作を図４を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、説明の簡略化のための一例として、超音波送受信チャンネル数を１６として説明する。図４は、デコーダ回路１０への入力と、振動子と接続すべき超音波送受信チャンネルの対応を示した図である。任意の振動子と超音波送受信チャンネルをどこにも接続しないようにするための状態を含め、合計１７の状態を設定するためには、５ビットのマルチプレクサ接続情報を外部メモリから入力すれば良いことになる。
【００２４】
すなわち、探触子横方向振動子数がｍ１で、探触子縦方向振動子数がｍ２、超音波送受信チャンネル数がｎであるならば、探触子横方向に対する制御に必要な信号線数は図１に示したようにマルチプレクサＩＣ６に接続すべき制御信号線は、（ｌｏｇ２ｎ＋１）×ｍ２本のマルチプレクサ接続制御信号と、２本程度のシフトレジスタクロック線があれば、マルチプレクサＩＣ６内部のスイッチ回路を制御することが可能である。
【００２５】
従来と比較するため、探触子の構成として縦横各々１２８個の振動子を有し、超音波送受信チャンネル数が１６の場合とすれば、マルチプレクサ接続制御信号線数は、（ｌｏｇ２ｎ＋１）×ｍ２＝（ｌｏｇ２１６＋１）×１２８＝６４０本であり、クロック信号を加えても６４２本に収まる。従来実施例と比較して、約４００分の１となるため実際の超音波装置として実現可能となる。
【００２６】
前述の図３においては、図４にて説明したデコード回路の動作に従い、振動子＃０は、超音波送信信号ｃｈ０が、振動子＃１，＃２には、超音波送受信信号ｃｈ１が、振動子＃ｍ０には、超音波送信信号ｃｈ１５が接続されるようにマルチプレクサ接続情報がマルチプレクサＩＣ６に入力され、実際に接続され、超音波振動子により、実際に被検体内部に超音波送信を行っていることを示すものである。
【００２７】
さらに、本発明の実施の形態では、図１に示すように、マルチプレクサＩＣ６−１のシフトレジスタ回路系８の出力を次段のマルチプレクサＩＣ６−２に接続することも可能である。
【００２８】
具体的には、横方向振動子数分だけ、マルチプレクサ接続情報をメモリ回路１２から供給するとともに、横方向振動子分だけ、シフトレジスタクロックＳＣＫを与え、ＳＣＫの停止後、バスクロックＲＣＫを供給すれば良い。
【００２９】
このような構成を採用することにより、超音波探触子横方向の振動子に対して、制御信号数を増やすことなく、マルチプレクサ接続制御を実施可能である。
【００３０】
さらに、メモリ回路１２からマルチプレクサＩＣ６へのマルチプレクサ接続情報を任意に設定することが可能なため、中心位置の互いに異なる超音波収束ビームを形成することが可能である。
【００３１】
本実施形態の説明では、説明の簡便化のため、マルチプレクサ接続情報を格納するメモリ回路１２をマルチプレクサＩＣ６の外において説明したが、マルチプレクサ接続情報を格納するメモリ回路１２を図６に示すように、マルチプレクサＩＣ６の内部に置いても良い。このような構成を採用することにより、マルチプレクサ接続情報を一時格納するシフトレジスタ回路系８が不要となる。
【００３２】
以上、説明した本実施形態によれば、次の効果がある。
（１）マルチプレクサ接続情報を一時格納し、デコードする回路をマルチプレクサＩＣの内部に実装することにより、マルチプレクサ接続情報の伝達に必要とする信号配線量の大幅低減が可能となるため、実際の超音波診断装置として任意の位置に同心リング状の超音波送受信の実現が可能となる。
【００３３】
（２）超音波探触子において、横方向振動子数が増加しても、マルチプレクサ接続制御のために必要とする制御信号線数が増加しないため、システム構築が容易となる。
【００３４】
（３）メモリ回路からマルチプレクサＩＣへのマルチプレクサ接続情報を任意に設定することが可能なため、中心位置の互いに異なる超音波収束ビームを形成することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、マルチプレクサ回路とその周辺回路をＩＣ化して、最適な回路実装効率のＩＣを備えた超音波診断装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明のマルチプレクサＩＣの詳細を示すブロック図。
【図３】本発明のマルチプレクサＩＣ制御の詳細を示すブロック図。
【図４】本発明のマルチプレクサ回路ＩＣのデコーダ回路動作の詳細を示す図。
【図５】本発明のマルチプレクサＩＣの動作を示すタイミング線図。
【図６】マルチプレクサＩＣ内部にメモリ回路を備えた本発明のマルチプレクサＩＣの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１  超音波探触子、２  超音波送信回路系、３  超音波受信回路系、４  超音波表示回路系、５  画像表示器、６  マルチプレクサ回路ＩＣ、７  マルチプレクサ制御回路、８  シフトレジスタ回路系、９  バスレジスタ回路系、１０  デコーダ回路、１１  主スイッチ、１２  メモリ回路
【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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