(57)【要約】【課題】マルチプレクサ回路のオフアイソレーション特性を改善することにより、超音波像の画質改善を図ることのできる超音波診断装置を提供する。【解決手段】マルチプレクサ回路６では、主スイッチ１０の前後にノイズ除去スイッチ８，９を設け、超音波送受信を行っていない時間、上記ノイズ除去スイッチ８，９をグランドに接続することにより、送受信信号ラインのインピーダンスを下げたうえで、主スイッチ１０を切り替える。主スイッチ１０で生じた切り替えノイズはノイズ除去スイッチ８，９を介してグランドに流れるため、主スイッチ１０の切り替え時に生じた切り替えノイズは不要な送信信号あるいは不要な受信信号として送受信信号ラインに重畳されない。主スイッチ１０の切り替え後は、前記ノイズ除去スイッチをオフにし、通常の超音波送受信を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と送信回路系、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具備した超音波診断装置において、前記主スイッチの少なくとも前段又は後段、あるいは前段のみ、あるいは後段のみに前記主スイッチの切り替え時のノイズ発生時に開放する副スイッチを設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
上記副スイッチは、上記主スイッチの切り替えノイズを送受信信号ラインに重畳させないようにタイミング制御する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】
振動子と送信回路系、受信回路系の間で伝達される信号を、ｎチャンネルの超音波送受信チャンネルから一つのチャンネルの超音波送受信チャンネルを選択し、１個の振動子に対して接続する回路をｍ個の振動子分備えてなる主スイッチにて切り替えるマルチプレクサ回路を具備した超音波診断装置において、前記主スイッチの前段及び後段にｍ個の振動子に対し、主スイッチの切り替え時のノイズ発生時に開放するｍ個の副スイッチを設けるとともに、超音波送受信チャンネルに接続された送受信信号に対し、ｎ個の副スイッチを設けたことを特徴とする超音波装置。
【請求項４】
上記超音波診断装置のマルチプレクサ回路の振動子と主スイッチの間に設けられた副スイッチは、任意の振動子が超音波送信も超音波受信もしない場合、任意の電圧レベルに接続するよう制御することを特徴とする請求項１〜３のうちの１項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、超音波を実際に送受信する振動子と超音波送信回路および超音波受信回路の間に設けたマルチプレク回路を具備した超音波診断装置に係り、特に前記マルチプレクサ回路の主スイッチの切り替え時に生じるノイズを削減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置は、［特許文献１］に記載されたように、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型のトランスデューサ・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を提供するために、マルチプレクサは、トランスデューサ素子とビームフォーマ・チャネルとの間でイメージング・データを多重化する多数のスイッチと、マルチプレクサ状態コマンドの受信に応答して前記スイッチを選択的に構成するコントローラとを含んでおり、多数行型のアパーチャの動的な選択及びビーム形成の制御を可能にする。アクティヴ・アパーチャをアレイの少なくとも１つの軸に沿って走査すると共に、アクティヴ・アパーチャの形状を電子的に変化させることを可能にする。このマルチプレクサは、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を支援する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１７８２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上記従来技術では、超音波送受信の際、あるトランスデューサ・アレイを使用しないタイミングにも関わらず、隣接送信信号の漏れ込みがトランスデューサ・アレイ（振動子）に印加されたり、あるいは、隣接トランスデューサ・アレイ受信信号が、ビームフォーマー受信信号に漏れ込だりすることに対し、十分配慮がなされていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、超音波送受信の際の隣接信号の漏れ込みによる、超音波画像の劣化を低減すべく、超音波送受信シーケンスの特徴を利用することにより、マルチプレクサ回路のオフアイソレーション特性を改善することにより、超音波像の画質改善を図ることのできる超音波診断装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置では、振動子と送信回路系、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具備した超音波診断装置において、前記主スイッチの少なくとも前段又は後段に、あるいは前段のみ、あるいは後段のみに前記主スイッチの切り替え時のノイズ発生時に開放する副スイッチを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、上記副スイッチは、上記主スイッチの切り替えノイズを送受信信号ラインに重畳させないようにタイミング制御してもよい。
【０００８】
また、振動子と送信回路系、受信回路系の間で伝達される信号を、ｎチャンネルの超音波送受信チャンネルから一つのチャンネルの超音波送受信チャンネルを選択し、１個の振動子に対して接続する回路をｍ個の振動子分備えてなる主スイッチにて切り替えるマルチプレクサ回路を具備した超音波診断装置において、前記主スイッチの前段及び後段にｍ個の振動子に対し、主スイッチの切り替え時のノイズ発生時に開放するｍ個の副スイッチを設けるとともに、超音波送受信チャンネルに接続された送受信信号に対し、ｎ個の副スイッチを設けたことを特徴としてもよい。
【０００９】
また、上記超音波診断装置のマルチプレクサ回路の振動子と主スイッチの間に設けられた副スイッチは、任意の振動子が超音波送信も超音波受信もしない場合、任意の電圧レベルに接続するよう制御してもよい。
【００１０】
具体的には、振動子が超音波送受信しない期間は、振動子に印加される電位を、グランド電位に固定するスイッチ回路を新たに設けることにより、振動子が超音波を送受信しない期間は、振動子から不要な超音波を送信したり、振動子で受けた不要な超音波受信信号を受信回路系に伝達しないように動作するスイッチ回路を新たに設けた。
さらに、本発明では、マルチプレクサ回路の切り替え時、上記スイッチ回路を動作させて不要な切り替えノイズの低減を図ることにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施の形態の超音波装置について、図１から図４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。
ここで、太線は超音波送受信信号の流れを示し、細線は、制御信号の流れを示す。
【００１２】
図示のように、超音波装置は、被検体の計測対象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とを有しており、特に、本発明の超音波診断装置では、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回路系６を設けるとともに、マルチプレクサ回路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、マルチプレクサ回路系６は、内部スイッチの構成として、図２に示ように、ｎ個の主スイッチとノイズ除去スイッチを含む構成を持つことを特徴とする超音波装置である。
【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、超音波を打ち出すとともに反射波を受信する、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】
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２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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、新たに設けられ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る。
【００１９】
図２において、超音波を送受信する振動子数をｍ、送受信チャンネル数をｎとする。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１０が接続されている。例えば、前記主スイッチ回路がリレーで構成されていれば、その切り替え時に、リレーのチャタリングにより送受信信号線にノイズが重畳する。この場合、超音波振動子に対しては不要な超音波送信波形として送信してしまうことになり、超音波画像にノイズとして影響を与える。また、受信回路系３にとっては、不要な超音波受信信号として入力され、超音波画像にノイズとして影響を与える。上記説明では、リレーを用いた主スイッチでのノイズ生成を例にして説明したが、電気的スイッチでも同様の悪影響が生じる。
【００２０】
そこで、本発明では、前記主スイッチのオン・オフ切り替え時に生じるノイズを削減するためのノイズ除去スイッチ回路（１）８を主スイッチと振動子の間にｍ回路数分新規に有する。
【００２１】
さらに、本発明では、前記主スイッチと送信回路２および受信回路３とのの間に前記主スイッチのオン・オフ切り替え時に生じるノイズを削減するためのノイズ除去スイッチ回路（２）９をｎ回路数分新たに設けた。
【００２２】
このノイズ除去スイッチ回路（１）８、ノイズ除去スイッチ回路（２）９の動作を図３を用いて説明する。
図３に本発明のマルチプレクサ回路６を用いた実際の動作を説明する。
図３において、ノイズ除去スイッチ（１）（２）は、“Ｈ”の状態にてグランドレベルに接続されるものとし、振動子＃０〜＃ｎの主スイッチは、各切り替え信号の立ち上がりでスイッチ接続状態がマルチプレクサ制御回路７の制御情報に基づいて切り替わるものとする。
【００２３】
ここでは、超音波送受信シーケンスの特徴を利用し、送受信していない時間は、ノイズ除去スイッチをグランドのような固定電位に対して接続状態にして、送受信チャンネル信号のインピーダンスを下げることにより、主スイッチで生じた切り替えノイズをグランドレベルに流すものである。
【００２４】
具体的には、各振動子の切り替え前後の時間は、ノイズ除去スイッチ（１）８をグランドレベルに接続し、送受信信号ラインのインピーダンスを下げる。そのため、主スイッチが切り替わるときに生じたノイズは、ノイズ切り替えスイッチ（１）８を介してグランドレベルに流れるため、送受信信号ラインにはノイズが生じない。このような動作を振動子＃０〜＃ｍまで繰り返す。
【００２５】
さらに、振動子＃０〜＃ｍのノイズ切り替えスイッチ（１）８がオン・オフ動作を行っている時間、ノイズ除去スイッチ（２）９がグランドレベルに接続するようにマルチプレクサ制御回路７が動作するため、送受信チャンネル＃０〜＃ｎはより低インピーダンスとなり、スイッチ切り替えノイズの影響を下げることができる。
【００２６】
このようにマルチプレクサ回路６が構成されたので、本発明の超音波装置での送受信信号は、図３の下から２番目の信号のように、スイッチ切り替えノイズの影響の少ない信号となり、不要な送信あるいは不要な受信信号の混入がないため超音波画像にノイズの影響を与えない良質な超音波像を提供することができる。
【００２７】
また、任意の振動子が超音波を送受信しない時間であれば、ノイズ除去スイッチ（１）８はグランドに接続したままにしておく。このようにすることにより、不要な超音波を送信もしなければ、受信もしないため、ほかの振動子に接続された送受信信号に対して影響も与えないし、影響を受けないようにするものである。このような動作を実施することにより、スイッチ回路としてのオフアイソレーション特性が改善されるものである。
【００２８】
このようにマルチプレクサ回路６が構成されたので、本発明の超音波診断装置では、図１に示すように１次元に振動子が配列された探触子のみならず、図４に示すようなｍ１×ｍ２個の振動子が配列された探触子に対しても、ｍ１×ｍ２個のノイズ除去スイッチ回路（１）８と主スイッチ回路１０、およびｎ個のノイズ除去スイッチ回路（２）９の構成をとることにより、主スイッチ１０の切り替えノイズを超音波送受信信号に重畳することなく、超音波送受信が可能なため、ノイズの少ない超音波画像を提供することが可能となった。
【００２９】
以上、説明した本実施形態によれば、次の効果がある。
（１）振動子１と送信回路系２、受信回路系３の間のマルチプレクサ回路系６の構成として、各送受信チャンネルを切り替える主スイッチ１０の前後に、ノイズ除去スイッチ８，９を設け、これを例えばグランドに接続するようにした。主スイッチ１０切り替え時、前記ノイズ除去スイッチ８，９をＯＮ動作させることにより、主スイッチ１０切り替えノイズをグランド  に流すことができる。
（２）上記動作により、送受信信号ラインに主スイッチ１０切り替えノイズを重畳させることがない。
（３）上記（２）により、主スイッチ１０切り替え時に生じる不要ノイズを抑制することが可能なため、不要な超音波送信および、不要な受信信号が送受信信号に重畳しない。
（４）以上により、超音波画像としてノイズの少ない診断しやすい画像の提供が可能となった  。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、超音波送受信の際の隣接信号の漏れ込みによる、超音波画像の劣化を低減すべく、超音波送受信シーケンスの特徴を利用することにより、マルチプレクサ回路のオフアイソレーション特性を改善することにより、超音波像の画質改善を図ることのできる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回路の詳細を示すブロック図。
【図３】本発明のマルチプレクサ回路の動作を説明するタイミングチャート図。
【図４】本発明のマルチプレクサ回路を二次元に振動子を配列した探触子に適用した超音波装置の全体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系、７…マルチプレクサ制御回路、８，９…ノイズ除去スイッチ、１０…主スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004329626.tif 000006