(57)【要約】【課題】簡易な構成により複数の振動子を遅延制御できる超音波診断装置の送信部を提供する。【解決手段】カウンタ回路３０は、リセット信号４４が入力されるとカウント値を「０」に設定してクロック４２のクロック周期でカウントアップ動作を行う。振動子選択メモリ３２は、ビーム番号４０、クロック４２およびカウンタ回路３０から供給されるカウント値に基づいて、各振動子１０に対応した各パルサ３４に対してオンオフデータを出力する。各パルサ３４はオンオフデータに基づいて、対応する振動子１０に対してパルス電圧を供給する。【選択図】図２
2005124960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子に対して複数の駆動信号を出力する超音波診断装置の送信部において、
時系列に対応したアドレス信号を順次生成するアドレス信号生成手段と、
前記複数の振動子に対応する複数の制御データからなる制御データ列が各メモリアドレスに対応付けられ、前記順次生成されるアドレス信号に対応して制御データ列を並列的に順次出力する送信用メモリと、
前記複数の振動子に対応して配置され、前記並列的に順次出力された制御データ列を構成する各制御データの内容に従って動作し、これにより前記複数の駆動信号を生成する複数のドライバと、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置の送信部。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置の送信部において、
前記各制御データは、前記各振動子に対応付けられ、対応する各振動子が超音波パルスを出力するか否かを示すオンオフデータである、
ことを特徴とする超音波診断装置の送信部。
【請求項３】
超音波を送受波する複数の振動子と、
前記複数の振動子に対して複数の駆動信号を出力する送信部と、
前記複数の振動子の受波結果から受信信号を形成する受信部と、
前記受信信号に基づいて画像データを形成する画像形成部と、
前記画像データに対応する超音波画像を表示する表示部と、
を有し、
前記送信部は、
時系列に対応したカウント値を順次生成するカウンタと、
前記複数の振動子の各々についての超音波パルスを出力するか否かを示すオンオフデータからなる制御データ列が、前記カウント値をアドレスに含む各メモリアドレスに対応付けられ、前記順次生成されるカウント値を含むアドレスに対応して制御データ列を並列的に順次出力する送信用メモリと、
前記複数の振動子の各々に対応して設けられ、前記並列的に順次出力された制御データ列に含まれる対応する振動子についてのオンオフデータに従って、対応する振動子の駆動信号を生成する複数のドライバと、
を有する、
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、
前記送信部を制御する送信制御部をさらに有し、
前記アドレスは、前記カウント値および前記送信制御部が指定するビーム番号を含み、
前記送信用メモリは、前記順次生成されるカウント値を含むアドレスに対応して、前記指定されたビーム番号の制御データ列を並列的に順次出力する、
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、電子走査制御により複数の振動子を駆動する超音波診断装置の送信部に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受波して被検体に関する情報を取得する装置である。超音波を送受波する技術として電子走査制御が知られている。電子走査制御では、複数の振動子の各々に対して所定の遅延処理を施した駆動信号を供給し、各振動子から遅延処理されて出力される超音波を複数の振動子間で互いに干渉させ、送信ビームが形成される。
【０００３】
このように、電子走査制御により送信ビームを形成する場合、各振動子ごとに遅延処理を施した駆動信号を供給する。このため、各振動子に対応した駆動信号を生成する送信回路が必要になる。ところが、１次元振動子アレイの場合、振動子数は百個程度にもなり、振動子数の多さに伴う送信回路規模の大きさが無視できない。
【０００４】
この問題を解決すべく、特許文献１には、波形データを格納するメモリから波形データを読み出し、各振動子ごとに設けられた遅延制御回路において、各振動子ごとの遅延時間に応じた時間だけ読み出された波形データを時間調整して出力する送信回路が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−８９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の送信回路は、複数の振動子の波形データが１個のメモリに記憶され、複数の振動子が１個のメモリを共有することで回路規模の冗長性を抑えている。しかしながら、特許文献１に記載の送信回路は、振動子の個数分だけ遅延制御回路を必要としている。
【０００７】
近年になり、三次元空間内に亘って超音波を電子走査させる超音波診断装置が開発された。この超音波診断装置には、振動子を２次元的に配置した２次元振動子アレイが利用される。ところが、この２次元振動子アレイは、数千個もの振動子を必要とする。このため、送信回路規模の大きさの問題は、１次元振動子アレイの場合に比べて深刻であり、送信回路規模をさらに縮小させる構成が望まれていた。
【０００８】
そこで本発明は、簡易な構成により複数の振動子を遅延制御できる超音波診断装置の送信部を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置の送信部は、複数の振動子に対して複数の駆動信号を出力する超音波診断装置の送信部において、時系列に対応したアドレス信号を順次生成するアドレス信号生成手段と、前記複数の振動子に対応する複数の制御データからなる制御データ列が各メモリアドレスに対応付けられ、前記順次生成されるアドレス信号に対応して制御データ列を並列的に順次出力する送信用メモリと、前記複数の振動子に対応して配置され、前記並列的に順次出力された制御データ列を構成する各制御データの内容に従って動作し、これにより前記複数の駆動信号を生成する複数のドライバと、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記構成では、送信用メモリから制御データ列が並列的に順次出力され、この制御データ列に基づいて、複数の振動子に出力される駆動信号が生成される。このため、所望の振動子を所望のタイミングで駆動させることができる。つまり、上記のような簡易な構成でありながら各振動子の遅延制御が可能になる。
【００１１】
また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）に代表される再構成可能なＩＣ内に送信用メモリを構築して、送信用メモリの記憶内容を書き換え可能とし、プローブの種類や用途に応じて記憶内容を変更させてもよい。近年のＩＣ化技術により、数百本もの出力端子を有するＦＰＧＡが開発されている。例えば、５００本の出力端子を有するＦＰＧＡを利用すれば、１５００個の振動子からなる２次元振動子アレイの送信部に必要とされるＦＰＧＡの個数はたった３個となり、送信部の回路規模が飛躍的に縮小される。回路規模の縮小に伴い、超音波プローブ内に送信部を設けることも可能である。
【００１２】
望ましくは、前記各制御データは、前記各振動子に対応付けられ、対応する各振動子が超音波パルスを出力するか否かを示すオンオフデータである、ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、超音波を送受波する複数の振動子と、前記複数の振動子に対して複数の駆動信号を出力する送信部と、前記複数の振動子の受波結果から受信信号を形成する受信部と、前記受信信号に基づいて画像データを形成する画像形成部と、前記画像データに対応する超音波画像を表示する表示部と、を有し、前記送信部は、時系列に対応したカウント値を順次生成するカウンタと、前記複数の振動子の各々についての超音波パルスを出力するか否かを示すオンオフデータからなる制御データ列が、前記カウント値をアドレスに含む各メモリアドレスに対応付けられ、前記順次生成されるカウント値を含むアドレスに対応して制御データ列を並列的に順次出力する送信用メモリと、前記複数の振動子の各々に対応して設けられ、前記並列的に順次出力された制御データ列に含まれる対応する振動子についてのオンオフデータに従って、対応する振動子の駆動信号を生成する複数のドライバと、を有することを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、前記送信部を制御する送信制御部をさらに有し、前記アドレスは、前記カウント値および前記送信制御部が指定するビーム番号を含み、前記送信用メモリは、前記順次生成されるカウント値を含むアドレスに対応して、前記指定されたビーム番号の制御データ列を並列的に順次出力する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記のとおり、簡易な構成により複数の振動子を遅延制御できる超音波診断装置の送信部が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の送信部の好適な実施形態が示されており、図１は、その送信部（送信回路）を用いた超音波診断装置の全体構成図である。
【００１８】
複数の振動子１０は、被検体に超音波を送受波する超音波振動子である。複数の振動子１０は、２次元エコーデータ取得用の１次元振動子アレイを構成してもよく、３次元エコーデータ取得用の２次元振動子アレイを構成してもよい。何れの振動子アレイにおいても送信回路１２から各振動子１０ごとに駆動信号が供給され、電子走査制御が実行される。
【００１９】
送信回路１２は、各振動子１０に対してそれぞれ適切な遅延量を与えた駆動信号を供給することにより、複数の振動子１０からなる振動子アレイから発せられる送信超音波を指向性のある送信ビームとする。各振動子１０は、この超音波ビームに対する被検体内部からのエコーを受波して電気的な信号に変換する。各振動子１０から出力される信号は受信回路１４により整相加算され、受信ビームに対応する受信信号が形成される。
【００２０】
送受信制御部１６は、送信回路１２および受信回路１４を制御することにより、送信ビーム及び受信ビームを走査する。つまり、複数の振動子１０が１次元振動子アレイを構成している場合、送信ビームおよび受信ビームを所定の面に沿って２次元的に走査する。また、複数の振動子１０が２次元振動子アレイを構成している場合、送信ビームおよび受信ビームを所定の空間内で３次的に走査する。
【００２１】
受信回路１４で形成された受信信号は、信号処理部１８に出力される。信号処理部１８は、受信信号に対して、例えばＢモード画像用の信号処理を実行して画像形成部２０に出力する。画像形成部２０は、信号処理部１８の信号処理結果から表示画像データを形成してディスプレイ２２に出力する。ディスプレイ２２は表示画像データに対応するＢモード画像を表示する。もちろん、信号処理部１８において、ドプラ信号処理を実行し、ディスプレイ２２にドプラ波形やカラードプラ画像を表示させてもよい。Ｂモード画像、カラードプラ画像等の診断画像形成のための構成は、従来周知の一般的な構成と同様のものを用いることができる。
【００２２】
図２は、図１に示す送信回路１２の構成図である。以下、図２を利用して本実施形態の特徴の一つである送信回路１２について説明する。
【００２３】
送信回路１２は、カウンタ回路３０、振動子選択メモリ３２および複数のパルサ３４で構成される。パルサ３４はドライバとして機能する。送信回路１２には、送受信制御部（図１の符号１６）から、ビーム番号４０、クロック４２およびリセット信号４４が供給される。なお、クロック４２は、図示しない発信器から出力されてもよい。
【００２４】
ビーム番号４０は、振動子１０から送波される送信ビームのビーム番号である。セクタ走査の場合、各ビーム番号は各送信ビームのビーム方向に対応し、また、リニア走査の場合、各ビーム番号は各送信ビームの走査位置に対応する。クロック４２は、カウンタ回路３０の動作クロックであり、また、振動子選択メモリ３２から駆動データを出力する際の出力タイミングを規定する。クロック４２には、例えば、数十ＭＨｚのクロック周期が利用される。リセット信号４４は、カウンタ回路３０のカウント値をリセットするものである。
【００２５】
カウンタ回路３０は、リセット信号４４が入力されるとカウント値を「０」に設定してクロック４２のクロック周期でカウントアップ動作を行う。振動子選択メモリ３２は、ビーム番号４０、クロック４２およびカウンタ回路３０から供給されるカウント値に基づいて、各振動子１０に対応した各パルサ３４に対して駆動データであるオンオフデータを出力する。各パルサ３４はオンオフデータに基づいて、対応する振動子１０に対してパルス電圧を供給する。なお、各パルサ３４は、送受信制御部（図１の符号１６）の制御に基づいて、パルス電圧波形を整形し、振動子１０から出力される送信パルス波形を整形してもよい。
【００２６】
図３は、図２に示す振動子選択メモリ３２の記録内容を示す図であり、１６個の振動子で構成される１次元振動子アレイの制御に利用される記録内容を示している。振動子選択メモリ３２には、時系列に対応したアドレスに各振動子ごとの駆動データが記録されている。つまり、カウンタ回路（図２の符号３０）から時々刻々と出力されるカウント値５０をアドレスとして、各振動子番号５２ごとにオンオフデータ（０または１）が記録されている。なお、オンオフデータは各ビーム番号（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０Ｎ）ごとに記録されている。
【００２７】
以下、図２および図３を利用して送信回路１２の動作を説明する。所定の超音波ビームを送波するために、送受信制御部（図１の符号１６）はビーム番号４０を指定する。つまり、送受信制御部１６により、図２のビーム番号４０として、図３のビーム番号（１）４０ａからビーム番号（Ｎ）４０Ｎまでのいづれかの番号が指定される。送受信制御部１６は、ビーム番号４０を指定するとリセット信号４４を出力する。カウンタ回路３０は、リセット信号４４が入力されると、カウント値を「０」に設定して、クロック４２のクロック周期でカウントアップ動作を行う。カウントアップされたカウント値は、カウントアップごとに、振動子選択メモリ３２に順次出力される。
【００２８】
振動子選択メモリ３２は、送受信制御部１６から供給されるビーム番号４０、および、カウンタ回路３０から供給されるカウント値に対応するオンオフデータを読み出して各パルサ３４へ出力する。例えば、ビーム番号（１）４０ａが指定されている場合、リセット信号４４が入力された直後においてはカウント値が「０」であるため、図３における、カウント値５０が「０」に対応するオンオフデータが読み出される。つまり、全ての振動子番号５２について、オンオフデータとして「０」が読み出される。また、時間が経過してカウント値が「１０」まで進むと、図３におけるカウント値５０が「１０」に対応するオンオフデータが読み出される。つまり、振動子番号５２が「０」および「１５」の振動子に対応してオンオフデータの「１」が読み出され、他の振動子番号５２についてはオンオフデータの「０」が読み出される。オンオフデータの読み出しは、カウント値のカウントアップごとに順次実行される。順次読み出されたオンオフデータは、全ての振動子に対して並列的に、クロック４２の周期で各パルサ３４へ順次出力される。
【００２９】
各パルサ３４は、振動子選択メモリ３２から順次出力されてくるオンオフデータに基づいて送信パルスを発生する。つまり、オンオフデータが「１」の場合にはパルス電圧を振動子１０へ供給し、振動子から送信パルスが出力される。一方、オンオフデータが「０」の場合にはパルス電圧を供給せず、従って、振動子１０から送信パルスが出力されない。
【００３０】
この結果、カウント値のカウントアップごとに、各振動子１０から出力される送信パルスの有無を制御することができる。つまり、所望の振動子を所望のタイミングで駆動させることができる。
【００３１】
図３に示すビーム番号（１）４０ａのオンオフデータによると、カウント値５０が「１０」に対応するタイミングから送信パルスが発生する。つまり、１次元振動子アレイの両端に配置された振動子番号５２が「０」および「１５」の振動子から送信パルスの発生が開始され、カウント値５０が一つカウントアップするたびに、一つ内側の振動子から送信パルスが発生する。そして、カウント値５０が「１７」に対応するタイミングで、１次元振動子アレイの中央に配置された振動子番号５２が「７」および「８」の振動子から送信パルスが発生し、遅延処理された一連の送信パルス発生が完了して送信ビームが形成される。
【００３２】
なお、オンオフデータ「１」の発生を、複数カウント値に亘って連続的に行ってもよい。例えば、振動子番号５２が「０」の振動子に対して、カウント値５０が「１」から「３」までの３つの期間においてオンオフデータを「１」に設定し、これにより送信パルスの波形の長さを制御してもよい。
【００３３】
図３に示す記録内容の例では、ビーム番号およびカウント値を指定してオンオフデータが出力されている。つまり、ビーム番号およびカウント値をアドレスとして、各振動子に対応するオンオフデータが記録されていた。以下に示すように、アドレス内容を追加して制御内容を拡張することも可能である。
【００３４】
図４は、振動子選択メモリ（図２の符号３２）の記録内容の拡張例を説明するための図である。図４は、アドレスとして２８ビットを割り当て、データとして１６ビットを割り当てた例を示している。アドレスの２８ビットの内訳は次のとおりである。
【００３５】
アドレス０ビットから１１ビットまでのカウント値は、カウンタ回路（図２の符号３０）から時々刻々と出力されるカウント値である。アドレス１２ビットから１９ビットまでのビーム番号は、送受信制御部（図１の符号１６）によって指定される。カウント値およびビーム番号の用途は図３を利用して説明したとおりであり、ここでは説明を省略する。
【００３６】
アドレス２０ビットから２２ビットまでの周波数は、クロック４２の周波数であり、送受信制御部１６によって指定される。つまり、クロック４２の周波数を可変にして、各周波数に応じた遅延パターン（オンオフデータのパターン）を選択可能とすることにより、カウント値１カウント分の期間の調整が可能になる。アドレス２３ビットから２５ビットまでのモードは、超音波診断装置の動作モードを示しており、送受信制御部１６によって指定される。つまり、超音波診断装置の動作モード（Ｂモードやカラードプラモードなど）に応じた遅延パターンを選択可能とする。アドレス２６ビットから２８ビットまでのプローブは、超音波プローブのプローブ種別を示しており、送受信制御部１６によって指定される。つまり、例えば、超音波プローブがリニア電子走査用のプローブであればモードが「リニア」に設定され、リニアモードに応じた遅延パターンが選択される。
【００３７】
そして、データの１６ビットには、上記アドレスの各値に対応して、振動子１６個分のオンオフデータが記録される。この結果、ビーム番号およびカウント値の指定に加え、周波数、モードおよびプローブを指定して、遅延パターンを選択することが可能となる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、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。例えば、図３には、１６個の振動子で構成される１次元振動子アレイの制御に利用される記録内容を示したが、振動子番号５２の個数を増やして２次元振動子アレイの制御に利用してもよい。また、遅延パターン（図３のオンオフデータのパターン）を多段フォーカスのパターンに設定して、多段フォーカス制御を行うことも可能である。このように、振動子選択メモリ（図２の符号３２）の記録内容を適宜設定することで様々なタイプの電子走査制御に対応させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る送信回路を用いた超音波診断装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係る送信回路を示す構成図である。
【図３】振動子選択メモリの記録内容を示す図である。
【図４】振動子選択メモリの記録内容の拡張例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
１２  送信回路、３０  カウンタ回路、３２  振動子選択メモリ、３４  パルサ。
【図１】
2005124960.tif 000003
【図２】
2005124960.tif 000004
【図３】
2005124960.tif 000005
【図４】
2005124960.tif 000006