(57)【要約】【課題】信号処理回路を実装する子基板と、子基板間の接続を行う信号線が設けられた親基板とを有する超音波診断装置において、同一の信号処理回路を実装する子基板を複数設ける場合に、これらの子基板の構成を同一とする。【解決手段】探触子選択接続部４６は、超音波探触子に備えられた振動子と親基板２８の信号線とを接続する。プリアンプ接続部４８，５０は、それぞれ受信信号を増幅する子基板が接続される。探触子選択接続部４６の端子を、接続部の端からの順序数を同一機能を有する基板の数、すなわち２で割った剰余により分類する。剰余が１の端子を第１のプリアンプ接続部４８に接続し、剰余が０のものを第２のプリアンプ接続部５０に接続する。二つのプリアンプ接続部４８，５０における接点の位置を共通にする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に送信された超音波を受信し、超音波画像を得る超音波診断装置であって、
多数の超音波振動子が受信した受信信号が流れる信号線が配列された親基板と、
前記受信信号を処理する処理回路が実装され、前記親基板に結合される複数の子基板と、
を有し、
前記複数の子基板は、同一の信号処理にかかる同一の構成を有するＮ個の子基板を含み、
信号線は、その配列の端からの順序数を前記Ｎで割った剰余により分類され、分類されたひとつの群が、前記Ｎ個の子基板のひとつに接続される、
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Ｎ個の子基板に接続される信号線は、親基板上の一つの層に配置されている、超音波診断装置。
【請求項３】
生体内に送信された超音波を受信する多数の超音波振動子と、前記超音波振動子で受信された信号を処理する処理回路が実装された子基板とを接続する信号線が配列された親基板であって、
前記超音波振動子と接続するための振動子接続部と、
同一の信号処理にかかる同一構成を有するＮ個の子基板を接続するためのＮ個の子基板接続部と、
を有し、
前記親基板の信号線は、前記振動子接続部の一端からｉ番目の接点を、ｉをＮで割った剰余Ｒにより対応づけられた前記Ｎ個の子基板接続部の一つに接続する、
超音波診断装置の親基板。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置の親基板において、
前記信号線は、概略同一の方向に延び、前記振動子接続部および前記Ｎ個の子基板接続部は、前記信号線の延びる方向に略直交して配置され、
前記振動子接続部の接点は、前記剰余Ｒに対応して、振動子接続部に近い方からＲ番目の子基板接続部の接点に接続され、
前記振動子接続部のｉ番目の接点は、ｉをＮで割った商Ｑとして、子基板接続部の一端から（Ｑ×Ｎ＋１）番目の接点に接続される、
超音波診断装置の親基板。
【請求項５】
生体内に送信された超音波を受信し、超音波画像を得る超音波診断装置であって、
多数の超音波振動子が受信した受信信号が流れる信号線が配列された親基板と、
前記受信信号を処理する処理回路が実装され、前記親基板に結合される複数の子基板と、
を有し、
前記複数の子基板は、同一の信号処理にかかる同一の構成を有する複数の子基板を含み、
前記親基板の信号線は、隣り合う同士のものが別個の前記子基板に接続される、
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、生体内に送信された超音波の透過波または反射波を受信して断層画像等の超音波画像を得る超音波診断装置に関し、特に回路基板の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の超音波振動子が内蔵された探触子を生体に接触させ、生体内に送信された超音波を、前記探触子の振動子によって受信し、これを解析して超音波画像を得る超音波診断装置が知られている。装置の本体には、信号処理の機能ごとに別個に構成された複数の基板（以下、子基板と記す）が備えられ、さらに、これらの子基板間および子基板と探触子の各振動子を接続するための信号線が配置された基板（以下、親基板という）が備えられている。個々の子基板は、親基板に対し直交するように差し込まれ、この差し込まれた部分にて、親基板の信号線と、子基板に実装された回路素子との接続が達成される。
【０００３】
超音波診断装置の高機能化、高分解能化の要求から探触子の振動子数が増加し、これに伴って振動子に対応して設けられる処理回路の素子の数も増大している。このため、同一の機能を１個の子基板にまとめることができず、複数枚に分けることが行われている。例えば、Ｍ個の超音波振動子を備え、同一機能の子基板を２個設けた装置の場合、１〜（Ｍ／２）番目の振動子は第１の子基板、（Ｍ／２＋１）からＭ番目の振動子は第２の子基板にて信号処理を行うようにしている。各振動子の信号が送られる信号線がほぼ直線状に、また平行に配置される場合、第１の子基板と第２の子基板で、親基板に対する接続位置が異なることになる。この場合、同一機能の子基板を作り分ける必要があり、部品の種類が増加してしまう。
【０００４】
同一の機能の子基板の構成を同じものとするための配線の例を図６に示す。親基板１００には、各子基板と接続を行う接続部１０２，１０４，１０６，１０８，１１０およびこれらを結ぶ信号線１１２，１１４が設けられている。親基板１００は２層構造を有し、それぞれの層のパタンが、第１層配線パタン１００ａ、第２層配線パタン１００ｂとして示されている。また、この例は、簡単のために超音波振動子の数を８個として示している。接続部１０２には、探触子の選択機能を有する子基板が接続される。接続部１０４，１０６に接続される子基板は、いずれも超音波振動子で受信された信号を増幅する機能を有するものであり、接続部１０４には５〜８番目の振動子が接続されて、接続部１０６には１〜４番目の振動子が接続される。さらに、接続部１０８，１１０に接続される子基板は、いずれも超音波探触子より超音波を送信駆動する機能を有する子基板であり、接続部１０８が５から８番目の振動子に、接続部１１０が１〜４番目の振動子に対応している。また、各接続部の下段の接点は接地されている。図６の場合には、子基板１０４，１０６および子基板１０８，１１０は、端子の位置が同じであるので同一の構成を採ることができ、子基板の共用化が行える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した超音波診断装置の基板構成によれば、同一機能の子基板を同一の構成により作成することができる。しかし、１〜４番の振動子にかかる信号線を、接続部１０４と同１０６の間で図中左右の方向に配置させる必要があり、これらの接続部の間隔を広くとる必要があり、親基板が大型化する。また、接続部１０４，１０６から更に送信にかかる子基板との接続部１０８，１１０に信号線を延ばすために、５〜８番目の信号線は、第２層に配置する必要がある。２層間で近接する信号線は、対応する超音波振動子が隣接または近接するものではない。図６の場合であれば、１番目と５番目、２番目と６番目、３番目と７番目、４番目と８番目の信号線が近接し、これらの近接する信号線に対応する超音波振動子は探触子上で、離れた位置にある。したがって、前記の組の信号線間でクロストークの影響を受けやすい。
【０００６】
本発明は、多数の超音波振動子を備えた超音波診断装置において、同一機能の子基板を同一構成とし、親基板の構成を簡略なものとすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、機能が同一の子基板がＮ個ある場合に、超音波振動子の信号が流れる多数配列された信号線を、その配列の一端からの順序数を前記Ｎで割った剰余により分類し、一つの分類に対し、一つの子基板を割り当てる。
【０００８】
また、本発明の他の態様である超音波診断装置の親基板は、超音波振動子と接続するための振動子接続部と、同一の信号処理にかかる同一構成を有するＮ個の子基板を接続するためのＮ個の子基板接続部と、を有し、前記親基板の信号線は、前記振動子接続部の一端からｉ番目の接点を、ｉをＮで割った剰余Ｒにより対応づけられた前記Ｎ個の子基板接続部の一つに接続する。
【０００９】
また、本発明の他の態様である超音波診断装置においては、機能が同一の子基板が複数個ある場合に、親基板の信号線の隣り合うもの同士が、別個の子基板に接続される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、超音波診断装置１０の概略構成を示す図である。本体１２に備えられた複数のコネクタ１４にそれぞれ超音波探触子１６が結合されている。超音波探触子１６は、多数、例えば４８個、９６個あるいはそれ以上の超音波振動子を備えており、この一つ一つの振動子がコネクタ１４を介して本体１２内の処理回路に接続されている。コネクタ１４は、使用する超音波探触子１６の選択を行う探触子選択部１８に設けられている。選択された超音波探触子１６は、送信部２０と、またプリアンプ２２を介して受信部２４と接続される。送信部２０は、超音波振動子に対して駆動信号を送出し、この信号によって被検体に対して超音波探触子１６より超音波が送信される。送信された超音波は、被検体内で反射し、反射波が、再度超音波探触子１６により受信され、プリアンプ２２を介して受信部２４に送られる。受信部２４により処理された受信信号は更に画像処理部２６に送られ、ここで断層画像などの超音波画像が形成され、この情報が表示部などに送出される。
【００１１】
図２は、本体１２内部に配置される、処理回路を構成する各素子が実装された基板の概略構成を示している。図中縦に配置された基板が、実際の信号処理を行う回路が形成された子基板であり、各子基板の底辺にてこれらと接続し、図中横に配置された基板が、各子基板どうしを接続する信号線が配線された親基板２８である。親基板２８には、対応する子基板を結合する接続部が形成されており、親基板に設けられた接点と、子基板に設けられた端子が接続することによって、親基板の信号線と子基板の回路が接続される。
【００１２】
前述のコネクタ１４が実装された子基板（探触子選択子基板）３０は、探触子選択部１８として機能する回路を実装し、超音波診断装置１０の操作者が選択した超音波探触子１６の個々の振動子を親基板２８に形成された信号線に接続する。この信号線の並びは、超音波探触子１６内の振動子の配列の並びにそろえられ、これにより信号線間のクロストークの影響を小さくしている。
【００１３】
探触子選択子基板３０に続いて配置されるのは、図１のプリアンプ２２に対応する２枚のプリアンプ子基板３２，３４である。プリアンプ子基板３２，３４は、超音波振動子１０の受信信号を増幅する回路素子を実装している。また、超音波探触子１６に備えられている振動子数が多い場合、一つの基板に各振動子ごとの回路素子が実装できないため、振動子を２群に分けて、一方をプリアンプ子基板３２に、他方をプリアンプ子基板３４にて増幅処理を行う。増幅された信号は、親基板２８とは反対側に配置される不図示の基板の信号線により、受信処理子基板３６，３８に送られる。この受信処理子基板３６，３８は、個々の超音波振動子の信号を遅延加算処理する回路が実装され、図１中に示した受信部２４に相当する。また、探触子選択子基板３０とプリアンプ子基板３２，３４を結ぶ信号線は、更に延びて送信処理子基板４０，４２に接続される。送信処理子基板４０，４２は、超音波振動子への送信パルスを形成する、図１中に示した送信部２０に対応する。
【００１４】
図３は、各子基板との接続部と、親基板２８上の信号線４４の配置を示した図である。図中最も下に位置するのが探触子選択子基板３０との接続部である探触子選択接続部４６である。次の２個がプリアンプ子基板３２，３４との接続部であるプリアンプ接続部４８，５０であり、さらに次の２個が送信処理子基板４０，４２と接続される送信接続部５２，５４である。各接続部の黒丸は接点となるホールが設けられ、ここに子基板側のピンが差し込まれて信号線が接続される。また、図中下段の接点は接地されており、これに接続される接地線５６の電位も接地電位となる。図示するように、各信号線４４の間には接地線５６が配置され、これにより信号線間のクロストークの防止を図っている。
【００１５】
各接続部に付された１〜８の数字は、超音波探触子１６の振動子の番号を示し、振動子の配列の端から順番に付された番号である。よって、探触子上の配列が本体の基板上でも維持されていることが理解される。本実施形態の超音波診断装置１０において、その超音波振動子の数は多く、全部の振動子ごとのプリアンプ回路を１枚の基板上に実装できない。そこで、同一機能を有する子基板を２枚用い、振動子を２枚の子基板に振り分けて対応させている。図示するように、振動子の奇数番に対応する信号線が、探触子選択接続部４６に近い方の第１のプリアンプ接続部４８および第１の送信接続部５２に導かれる。これらの接続部４８，５２において、信号線は、振動子の番号に対応した順序数の接点に接続されている。例えば、１番の信号線は接続部の端から１番目の接点に、３番の信号線は接続部の端から３番目の接点に接続されている。また、この信号線は、図示されるように途中の第２のプリアンプ接続部５０においては各接点を迂回している。
【００１６】
偶数番に対応する信号線は、第１のプリアンプ接続部４８の各接点を迂回して、第２のプリアンプ接続部５０に延び、ここでは、第１のプリアンプ接続部４８の接点が設けられたのと同じ位置の接点に接続される。すなわち、２番の振動子に対応する信号線は第２のプリアンプ接続部５０の１番目の接点に、４番の信号線は３番目の接点に、６番の信号線は５番の接点に、以下同様に接続される。偶数番に対応する信号線は、更に延び第１の送信接続部５２の接点を迂回して、第２の送信接続部５４まで延びる。第２の送信接続部５４では、２番目、４番目、６番目・・・の偶数番目の信号線は、第２のプリアンプ接続部５０と同様、１番、３番、５番・・・の奇数番目の接点に接続される。
【００１７】
これにより、二つのプリアンプ接続部４８，５０は、同じ位置の接点に、信号線が接続される。言い換えれば、子基板側において、１番、３番、５番・・・と奇数番目の接点に対応する位置に接続ピンを設けておくことにより、子基板は二つのプリアンプ接続部４８，５０のいずれにも適用可能となる。同様に、二つの送信接続部５２，５４についても同じ位置の接点に信号線が接続され、同一の送信処理子基板を二つの接続部５２，５４のいずれにも適用することができるようになる。これにより、同一機能を有する子基板を２枚使う場合に、子基板を作り分けすることが必要なくなる。また、図に示すとおり、親基板２８上の信号線を１平面内に配置することができ、基板の作製が容易になり、また、２層に配置された信号線間のクロストークを考慮する必要がなくなる。
【００１８】
図４は、プリアンプ子基板および送信処理子基板をそれぞれ３個設けたときの親基板６０の信号線の構成を示す図である。親基板の各接続部の構成は図３に示したものと同一であり、信号線の配線が前述の例と異なっている。探触子接続部６２の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点が第１のプリアンプ子基板６４に接続され、さらに第２、第３のプリアンプ子基板６６，６８の接点を避けて第１の送信接続部７０に接続される。探触子接続部６２の端から２番目、５番目、８番目・・・の接点は、第１のプリアンプ子基板６４の接点を避けて第２のプリアンプ基板６６の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。さらに、ここから、第３のプリアンプ子基板６８、第１の送信接続部７０を避けて、第２の送信接続部７２の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。さらに、探触子接続部６２の端から３番目、６番目、９番目・・・の接点は、第１および第２のプリアンプ子基板６４，６６の接点を避けて第３のプリアンプ基板６８の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。さらに、ここから、第１および第２の送信接続部７０，７２を避けて、第３の送信接続部７４の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。
【００１９】
この接続により、３個のプリアンプ子基板は、その接続端子も含めて同一の構成とすることができる。同様に３個の送信処理子基板も同一の構成とすることができる。
【００２０】
図３と図４に示された例によれば、プリアンプ子基板など、同一機能をＮ個の基板に分けた場合、親基板に配列される信号線の、配列の端からの順序数をＮで割った剰余により分類され、分類された一つの群が、一つの基板に対応して接続される。図４のように、子基板を３個設けた場合、剰余が１，２，０となる３つの群に分類される。剰余が１の群が第１のプリアンプ子基板および第１の送信子基板に接続される。同様に、剰余が２の群は、第２のプリアンプ子基板と第２の送信子基板に、剰余が３の群は第３のプリアンプ子基板と第３の送信子基板に接続される。また、第１から第３のプリアンプ接続部６４，６６，６８の、プリアンプ子基板の端子を受け入れる接点は、第１のプリアンプ接続部６４と同一となっており、これは各接続部６４，６６，６８において、剰余が１となる順序数の接点に信号線が接続されることに相当している。送信接続部７０，７２，７４においても同様に、接続部の端からの順序数の剰余が１となる接点に各信号線が接続される。なお、プリアンプ接続部、送信接続部ともに、信号線が接続される接点は、剰余が０または２のものとすることも可能である。
【００２１】
図５も、図４と同様、プリアンプ子基板および送信処理子基板をそれぞれ３個設けたときの親基板８０の信号線の構成を示す図である。親基板の各接続部の構成は図３に示したものと同一であり、信号線の配線が前述の例と異なっている。探触子接続部８２の端から１番目、６番目、７番目、１２番目、１３番目・・・の接点が第１のプリアンプ子基板８４に接続され、さらに第２、第３のプリアンプ子基板８６，８８の接点を避けて第１の送信接続部９０に接続される。探触子接続部８２の端から２番目、５番目、８番目、１１番目、１４番目・・・の接点は、第１のプリアンプ子基板８４の接点を避けて第２のプリアンプ基板８６の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。さらに、ここから、第３のプリアンプ子基板６８、第１の送信接続部９０を避けて、第２の送信接続部９２の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。さらに、探触子接続部８２の端から３番目、４番目、９番目、１０番目、１５番目・・・の接点は、第１および第２のプリアンプ子基板８４，８６の接点を避けて第３のプリアンプ基板８８の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。さらに、ここから、第１および第２の送信接続部９０，９２を避けて、第３の送信接続部９４の端から１番目、４番目、７番目・・・の接点に接続される。
【００２２】
この接続により、３個のプリアンプ子基板は、その接続端子も含めて同一の構成とすることができる。同様に３個の送信処理子基板も同一の構成とすることができる。
【００２３】
図５の信号線の接続を一般化すると、次のようになる。同一機能の子基板の数をＮ、探触子選択接続部の接点の一端からの順番をｉ、またｎを０以上の整数とする。ｉが、
２ｎＮ＋１＜ｉ≦（２ｎ＋１）Ｎ
のときには、ｉをＮで割った剰余が０でない場合、剰余がＲとなる接点を第Ｒの子基板に接続する。剰余が０の場合、第Ｎの子基板に接続する。また、ｉが、
（２ｎ＋１）Ｎ＜ｉ≦２（ｎ＋１）Ｎ
のときには、剰余が０でない場合、剰余がＲとなる接点を第（Ｎ＋１−Ｒ）の子基板に接続する。剰余が０の場合は、第１の子基板に接続する。
【００２４】
以上、図３〜５の実施形態によれば、信号線は概略的に１方向（図中上下の方向）に延び、図６の従来例のように横方向に延びる部分がない。振動子が多数になると、横方向に延びる部分の幅（図中縦方向の寸法）が増大し、子基板の間を大きく取る必要があり、装置の小型化を阻害する可能性がある。これに対し、前述の実施形態によれば、信号線が概略１方向に延びているので、子基板の間隔を詰めることができる。
【００２５】
また、前述の実施形態によれば信号線の順序が崩れないので、信号線を基板上の１層に配置することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、同一機能を有する複数の子基板の構成を同一にすることができ、子基板の作り分けが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波診断装置の信号処理にかかる概略構成を示す図である。
【図２】超音波診断装置の信号処理回路を実装した複数の基板の構成を示す図である。
【図３】信号処理の機能を実装した子基板どうしの接続を行う親基板の配線例を示す図である。
【図４】親基板の他の配線例を示す図である。
【図５】親基板のさらに他の配線例を示す図である。
【図６】従来の親基板の配線例を示す図である。
【符号の説明】
２８  親基板、３０  探触子選択子基板、３２，３４  プリアンプ子基板、３６，３８  受信処理子基板、４０，４２  送信処理子基板、４４  信号線、４６探触子選択接続部、４８，５０  プリアンプ接続部、５２，５４  送信接続部、５６  接地線。
【図１】
2004305416.tif 000003
【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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