(57)【要約】【課題】出力信号の振幅を可変し得る送波回路を備える超音波診断装置の提供。【解決手段】パルストランスの入力巻線側に備えられる少なくとも直流電源とスイッチング回路によって該入力巻線に発生する高周波信号を前記パルストランスの出力巻線側から取り出し超音波探触子の振動子に供給する送波回路を備える超音波診断装置であって、  前記パルストランスの入力巻線に流れる電流を可変する電流制御回路を備える。【選択図】図１
2007236605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルストランスの入力巻線側に備えられる少なくとも直流電源とスイッチング回路によって該入力巻線に発生する高周波信号を前記パルストランスの出力巻線側から取り出し超音波探触子の振動子に供給する送波回路を備える超音波診断装置であって、
前記パルストランスの入力巻線に流れる電流を可変する電流制御回路を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
パルストランスはその入力巻線にて直流電圧が印加されるセンタータップを有し、
前記入力巻線の両端に、それぞれ交互にオン、オフが繰り返される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が直列に接続されるとともに、前記第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点に電流制御回路が備えられてい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】
パルストランスの入力巻線の一端に直流電圧が印加され、該入力巻線の他端とアースとの間にそれぞれ交互にオン、オフが繰り返される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が直列に接続され、かつ、前記第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点とアースとの間に電流制御回路が備えられてい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４】
インダクタンスに接続される少なくとも直流電源とスイッチング回路によって該インダクタンスに発生する高周波信号を超音波探触子の振動子に供給する送波回路を備える超音波診断装置であって、
前記インダクタンスに流れる電流を可変する電流制御回路を備えた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】
本発明は超音波診断装置に係り、特に、超音波探触子を駆動するための送波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体に当接させて用いられる超音波探触子から該被検体内に超音波を照射させ、該超音波探触子を介して受信したエコー信号に基づいて該被検体の断層像等を作成し、該断層像等を表示装置に表示させるように構成されている。
【０００３】
ここで、被検体内に超音波を照射させる超音波探触子は、並設された多数の超音波振動子を備えて構成され、これら各超音波振動子は超音波診断装置内に配置された送波回路からの駆動信号の入力によって駆動されるようになっている。
【０００４】
そして、このような送波回路は、たとえば下記の特許文献１あるいは特許文献２に開示されているように、その基本的な構成は、二次巻線の両端に前記超音波振動子が接続されるパルストランスの一次巻線において、そのセンタータップに正の直流電圧（高電圧）が印加されるようになっており、該一次巻線の両端にそれぞれ設けられたスイッチング回路を動作させることにより、該一次巻線にパルス電圧を発生させるようになっている。
【０００５】
このような送波回路からの駆動信号、すなわち、前記パルストランスの二次巻線からの出力信号は、一次巻線のセンタータップに印加される直流電圧の値によってほぼ決定される電圧（振幅）からなる矩形波のパルス列として取り出され、その周波数は、前記一次巻線の両端に設けられた各スイッチング回路の交互のオン、オフの周波数によって決定されるようになっている。
【特許文献１】特開平７−３３６１９８号公報
【特許文献２】特開２００１−５７９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年における超音波診断装置は種々の診断モードを採用できるように構成され、また、超音波探触子においても測定しようとする部位によって選択使用できる種々のものが用意されている。
【０００７】
このような状況にあっては、超音波探触子における超音波振動子の駆動は、前記診断モードあるいは超音波探触子の種類に応じて行うことが、すなわち、送波回路からの出力信号の振幅を可変させて行うことが、最適な断層像等を得ることになる。
【０００８】
このような課題は、たとえば送波回路の後段等に上述した機能を有する他の回路を備えることによっても達成することができるが、構成の複雑化をともなうという理由から、送波回路自体の改良を施すことが要望されるに至っている。
【０００９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、出力信号の振幅を可変し得る送波回路を備える超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１１】
（１）本発明による超音波診断装置は、たとえば、パルストランスの入力巻線側に備えられる少なくとも直流電源とスイッチング回路によって該入力巻線に発生する高周波信号を前記パルストランスの出力巻線側から取り出し超音波探触子の振動子に供給する送波回路を備える超音波診断装置であって、
前記パルストランスの入力巻線に流れる電流を可変する電流制御回路を備えたことを特徴とする。
【００１２】
（２）本発明による超音波診断装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、パルストランスはその入力巻線にて直流電圧が印加されるセンタータップを有し、
前記入力巻線の両端に、それぞれ交互にオン、オフが繰り返される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が直列に接続されるとともに、前記第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点とアースの間に電流制御回路が備えられていることを特徴とする。
【００１３】
（３）本発明による超音波診断装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、パルストランスの入力巻線の一端に直流電圧が印加され、該入力巻線の他端とアースとの間にそれぞれ交互にオン、オフが繰り返される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が直列に接続され、かつ、前記第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点とアースとの間に電流制御回路が備えられていることを特徴とする。
【００１４】
（４）本発明による超音波診断装置は、たとえば、インダクタンスに接続される少なくとも直流電源とスイッチング回路によって該インダクタンスに発生する高周波信号を超音波探触子の振動子に供給する送波回路を備える超音波診断装置であって、
前記インダクタンスに流れる電流を可変する電流制御回路を備えたことを特徴とする。
【００１５】
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成した超音波診断装置は、出力信号の振幅を可変し得る送波回路を備えたものを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による超音波診断装置の実施例を図面を用いて説明をする。
【００１８】
図５は、本発明による超音波診断装置の一実施例を示す概略構成図である。
【００１９】
図５において、まず、被検体に当接させて用いられるたとえばリニア走査型の超音波探触子１がある。この超音波探触子１には並設された複数の振動子２（１）、２（２）、２（３）、２（４）、……、２（ｎ）が配置されて構成され、これら各振動子２を通して超音波の送受信がなされるようになっている。
【００２０】
また、ｎ個の送波回路３（１）、３（２）、３（３）、３（４）、……、３（ｎ）があり、これら送波回路３からは切り換えスイッチ４を介して、対応する前記振動子２に遅延時間が与えられた超音波打ち出し用の駆動パルスが送波されるようになっている。これら各送波回路３は本願発明によって改良されたものが用いられ、その具体的構成は後に詳述する。
【００２１】
前記送波回路３によって駆動された前記超音波探触子１の各振動子２は、被検体に超音波を照射し、その反射エコーを信号（反射エコー信号）として入力するようになっている。
【００２２】
このように各振動子２が検出した反射エコー信号は、それぞれ前記切り換えスイッチ４を介して、受信増幅器５ａ、５ｂ、５ｃ、……、５ｅに入力され、これら各受信増幅器５によって、前記反射エコー信号を時間と共に利得を変化させて増幅するようになっている。
【００２３】
なお、送波回路３から振動子２への駆動パルスの送波および振動子２から受信増幅器５への反射エコーの入力に際してなされる前記切り換えスイッチ４の切り換えは制御部６による制御によってなされるようになっている。
【００２４】
また、前記各振動子２は互いに隣接するたとえば５個の振動子同士でグループ化され、グループ化された各振動子群からの反射エコー信号は、前記切り換えスイッチ４の切り換えによって、他のグループ化された各振動子群へ順次移行させて、前記受信増幅器５へ出力させるようになっており、前記切り換えスイッチ４の切り換えは前記制御部６による制御によってなされるようになっている。
【００２５】
各受信増幅器５からの出力は、それぞれ遅延回路７（１）、７（２）、７（３）、７（４）、……、７（ｎ）に入力され、これら遅延回路７によって、所定時間の遅延がなされるようになっている。これらの各遅延時間は前記制御部６によって制御されて、各反射エコー信号の位相が揃えられるようになっている。そして、各遅延回路７からの各信号（受波信号）は、加算器８によって加算されるようになっている。
【００２６】
ここで、前記遅延回路７および加算器８は整相回路９を構成し、この整相回路９からの信号はさらに検波回路９によって検波された後に、表示装置１０にたとえば断層像を表示させるようになっている。
【００２７】
図１は、前記送波回路３の一実施例を示す概略構成図である。
【００２８】
図１において、まず、パルストランスＰＴがある。そして、このパルストランスＰＴの一次巻線のセンタータップＣＴＰには直流電圧が、一端がアースされた高圧電源ＰＷの電圧供給端が接続されることによって、印加されるようになっている。なお、前記高圧電源ＰＷは、後述するスイッチング素子Ｍ１、Ｍ２が飽和することなく動作させるため、電圧値が充分高いものであることが必要である。
【００２９】
また、パルストランスＰＴの一次巻線の一端側と他端側には、たとえば同一特性のＮチャンネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）からなる２つのスイッチング素子Ｍ１、Ｍ２が直列接続されている。
【００３０】
これら各スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２の接続点とアースとの間には電流制御回路ＦＣＣが接続され、この電流制御回路ＦＣＣは電流制御信号発生回路ＦＣＧからの信号によって該電流制御回路に流す電流を制御するようになっている。
【００３１】
前記各スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２のゲート電極には、それぞれオン、オフのタイミングがずれた入力信号（相補パルス）ＣＫＰ、ＣＫＮが印加されるようになっており、これにより各スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２が交互にオン、オフ動作し、パルストランスＭ１、Ｍ２の一次巻線の一端側とセンタータップＣＴＰの間および他端側とセンタータップＣＴＰの間に交互に電流が流れるようになっている。
【００３２】
一方、パルストランスＰＴの二次巻線には、前記一次巻線の一端側とセンタータップＣＴＰの間および他端側とセンタータップＣＴＰの間に交互に電流が流れる結果として、正負のパルス電圧とする出力が得られるようになっている。パルストランスＰＴの二次巻線の各端側には一端側がアースされて前記超音波探触子１の振動子２が接続されるようになっている。
【００３３】
そして、このような構成からなる送波回路３の出力は、それに接続される振動子２を含む高周波インピーダンスと前記電流制御回路ＦＣＣに流れる電流Ｉ０の積で決定される振幅、および前記各スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２のゲート電極に印加される相補パルスＣＫＰ、ＣＫＮの周波数で決定される周波数を有するようになっている。
【００３４】
このことから、送波回路３の出力の振幅は、前記電流制御回路ＦＣＣに流れる電流Ｉ０によって、すなわち前記制御信号発生回路ＦＣＧからの出力に応じて、可変させることができるようになる。たとえば、前記振動子２の高周波インピーダンスが１００Ωであった場合、電流Ｉ０が５００ｍＡの際、前記振動子２には凡そ±５０Ｖの矩形パルスが印加されるようになる。
【００３５】
なお、図１に示した実施例において、スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２はそれによって簡略化されたスイッチング回路ＳＷＣを構成している。しかし、これらスイッチング素子Ｍ１、Ｍ２の他に他の素子をも構成要素とし、該他の素子によってもたらされる機能を備えるスイッチング回路を構成するようにしてもよいことはいうまでもない。また、後に示す各実施例のスイッチング回路ＳＷＣにおいても同様である。
【００３６】
図２は、図１に示した送信回路３において、その電流制御回路ＦＣＣと電流制御信号発生回路ＦＣＧのさらに詳細な構成の一実施例を示した構成図である。
【００３７】
電流制御回路ＦＣＣは、まず、前記各スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２の接続点とアースとの間に、該各スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２の接続点側に接続されるたとえばＮチャンネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）からなるスイッチング素子Ｍ３とアース側に接続される抵抗Ｒとが互いに接続されている。そして、オペアンプＡｌを備え、このオペアンプＡｌの−側の入力端子は前記スイッチング素子Ｍ３と抵抗Ｒとの接続点に接続されているとともに、該オペアンプＡｌの出力端子は前記スイッチング素子Ｍ３のゲート電極に接続されている。
【００３８】
このようにして構成される電流制御回路ＦＣＣは、前記オペアンプＡｌからの出力電圧の値に応じて前記スイッチング素子Ｍ３に流す電流Ｉ０を制御させることができ、そして、前記オペアンプＡｌの出力電圧はその＋側の入力端子に入力させる電圧に対応するようになっている。
【００３９】
また、電流制御信号発生回路ＦＣＧはＤＡ変換器ＤＡＣによって構成され、そのＤＡ変換器ＤＡＣにデジタル信号からなる情報を入力させることにより、該情報に対応した電圧値を有するアナログ信号を出力させるようになっている。
【００４０】
このＤＡ変換器ＤＡＣの出力は前記電流制御回路ＦＣＣのオペアンプＡｌの＋側の入力端子に入力させることにより、前記電流制御信号発生回路ＦＣＧに入力される情報に対応した電流が、前記電流制御回路ＦＣＣ、ひいてはパルストランスＰＴの一次巻線に流れることになる。
【００４１】
このことは、パルストランスＰＴの一次巻線に流れる電流に応じて二次巻線に流れる電流も定まり、この電流と前記振動子２を含む高周波インピーダンス等との関係から該振動子２に印加される電圧が定まることになる。
【００４２】
なお、前記ＤＡ変換器ＤＡＣの出力電圧をＶｒｅｆ、前記抵抗Ｒの抵抗値をＲとした場合、前記スイッチング素子に流れる電流Ｉ０は、次式（１）で示されるようになる。
【００４３】
Ｉ０＝Ｖｒｅｆ／Ｒ  ……  （１）
図３は前記送波回路３の他の実施例を示す概略構成図で、たとえば図１に対応する図面となっている。
【００４４】
図１に示した送波回路は、そのパルストランスＰＴの一次巻線にセンタータップＣＴＰを備えたトランス（３巻線トランス）として構成されたものであるのに対して、図３に示した送波回路のパルストランスＰＴの一次巻線はセンタータップＣＴＰを有しないトランス（２巻線トランス）として構成されている。
【００４５】
すなわち、図３に示すように、パルストランスＰＴの一次巻線の一端には直流電圧が、他端がアースされた高圧電源ＰＷの電圧供給端が接続されることによって、印加されるようになっている。また、前記一次巻線の他端には、アースとの間に、順次スイッチング素子Ｍ１、スイッチング素子Ｍ２１、電源ＰＷ１が直列に接続されて構成されている。
【００４６】
そして、図１の場合と同様に、前記各スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２１の接続点とアースとの間には電流制御回路ＦＣＣが接続され、この電流制御回路ＦＣＣは電流制御信号発生回路ＦＣＧからの信号によって該電流制御回路ＦＣＣに流す電流を制御するようになっている。
【００４７】
ここで、前記スイッチング素子Ｍ２１は、電流制御回路ＦＣＣに流れる電流Ｉ０のスイッチングを高速に行うために設けられたものである。また、前記電源ＰＷ１における電圧を前記高圧電源ＰＷよりも低電圧とすることにより、消費電力の低減が図れるようになる。
【００４８】
なお、図３に示す実施例では、パルストランスＰＴの一次巻線と二次巻線の巻数比をたとえば１：１としている。このようにした場合、図１に示した場合と比較すると、図３の場合は出力電圧が１／２となる。
【００４９】
図４は前記送波回路３の他の実施例を示す概略構成図で、たとえば図３に対応する図面となっている。
【００５０】
図４に示す送波回路３は、パルストランスＰＴに替えてインダクタンスＬを用いて構成したものとなっている。すなわち、インダクタンスＬの一端はアースとの間に高圧電源ＰＷが接続されており、インダクタンスＬの他端はアースとの間に順次スイッチング素子Ｍ１、スイッチング素子Ｍ２１、電源が直列に接続されて構成されている。
【００５１】
そして、前記インダクタンスＬの他端にはアースとの間に容量Ｃ、および振動子２が接続されるようになっており、該容量Ｃによって該振動子２に印加される電圧パルスは０Ｖを中心に振れるようになっている。
【００５２】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による超音波診断装置の送波回路の一実施例を示す構成図であるる。
【図２】本発明による超音波診断装置の送波回路の他の実施例を示す構成図であるる。
【図３】本発明による超音波診断装置の送波回路の他の実施例を示す構成図であるる。
【図４】本発明による超音波診断装置の送波回路の他の実施例を示す構成図であるる。
【図５】本発明による超音波診断装置の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１……超音波探触子、２……振動子、３……送波回路、４……切り換えスイッチ、５……受信増幅器、６……制御部、７……遅延回路、８……加算器、９……整相回路、１０……表示装置、ＰＲ……パルストランス、ＣＴＰ……センタータップ、ＰＷ、ＰＷ１……電源、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ２１……スイッチング素子、ＦＣＣ……電流制御回路、ＦＣＧ……電流制御信号発生回路、ＤＡＣ……ＤＡ変換器、Ｌ……インダクタンス、Ｃ……容量。
【図１】
2007236605.tif 000003
【図２】
2007236605.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007236605.tif 000006
【図５】
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