(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気的に互いに結合された少なくとも３つの軸を持つコアと、
前記軸の１つに巻かれた２次巻線と、
前記２次巻線の一端に接続された超音波振動子と、
前記２次巻線の他端に接続され、受信期間に前記超音波振動子が出力する電気信号に基づいて被検体に関する診断のための情報を取得する手段と、
前記軸のうちで前記２次巻線が巻かれているのとは異なる軸のうちの少なくとも２つにそれぞれ巻かれた少なくとも２つの１次巻線と、
前記１次巻線への通電をそれぞれオン／オフする少なくとも２つのスイッチング手段と、
前記受信期間とは異なる送信期間に、所望超音波波形に応じたパターンで前記１次巻線への通電がオン／オフされるように前記スイッチング手段を制御する手段と、
前記２次巻線と同じ軸に巻かれたシャント巻線と、
前記シャント巻線を接地する第１の状態および接地しない第２の状態を選択的に形成する接地手段と、
前記送信期間には前記第１の状態となり、前記送信期間以外の期間のうちで少なくとも前記受信期間を含む期間に前記第２の状態となるように前記接地手段を制御する手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記接地手段は、前記第１の状態では前記シャント巻線の両端をそれぞれ接地し、前記第２の状態では前記シャント巻線の両端をいずれも接地しない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】
磁気的に互いに結合された少なくとも３つの軸を持つコアと、
前記軸の１つに巻かれ、超音波振動子が一端に、また受信期間に前記超音波振動子が出力する電気信号に基づいて被検体に関する診断のための情報を取得する手段が他端にそれぞれ接続される２次巻線と、
前記軸のうちで前記２次巻線が巻かれているのとは異なる軸のうちの少なくとも２つにそれぞれ巻かれた少なくとも２つの１次巻線と、
前記１次巻線への通電をそれぞれオン／オフする少なくとも２つのスイッチング手段と、
前記２次巻線と同じ軸に巻かれたシャント巻線と、
前記シャント巻線を接地する第１の状態および接地しない第２の状態を選択的に形成する接地手段とを具備したことを特徴とするトランス回路。
【請求項４】
前記接地手段は、前記第１の状態では前記シャント巻線の両端をそれぞれ接地し、前記第２の状態では前記シャント巻線の両端をいずれも接地しないことを特徴とする請求項３に記載のトランス回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子から放射される超音波を利用して被検体の診断を行う超音波診断装置およびこのような超音波診断装置において超音波信号の送受信に用いるのに好適なトランス回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において超音波振動子を駆動するための磁束加算方式リニアドライバが知られている（特許文献１を参照）。
【０００３】
この方式のドライバは、複数の１次巻線のそれぞれで任意に発生した磁束を加算することにより、２次巻線に様々なレベルの信号を励起させる。このような作用のためにこのドライバは、複数の軸を持ったコアを備え、これらの軸に複数の１次巻線および２次巻線を別々に巻き付けたトランスを備える。
【０００４】
さて、超音波振動子が出力する受信信号を、２次巻線を介して受信回路に入力するためには、１次巻線をショートすることによって２次巻線のインピーダンスを下げるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２７５２０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、１次巻線と２次巻線とが同じ軸上に無いため、漏洩インダクタンスが大きい。このため、１次巻線をショートしても２次巻線にインピーダンスが残ってしまい、受信信号が減衰して感度が劣化するという不具合があった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、２次巻線を通過する際の受信信号の減衰を減らすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するために本発明は、磁気的に互いに結合された少なくとも３つの軸を持つコアと、前記軸の１つに巻かれた２次巻線と、前記２次巻線の一端に接続された超音波振動子と、前記２次巻線の他端に接続され、受信期間に前記超音波振動子が出力する電気信号に基づいて被検体に関する診断のための情報を取得する手段と、前記軸のうちで前記２次巻線が巻かれているのとは異なる軸のうちの少なくとも２つにそれぞれ巻かれた少なくとも２つの１次巻線と、前記１次巻線への通電をそれぞれオン／オフする少なくとも２つのスイッチング手段と、前記受信期間とは異なる送信期間に、所望超音波波形に応じたパターンで前記１次巻線への通電がオン／オフされるように前記スイッチング手段を制御する手段と、前記２次巻線と同じ軸に巻かれたシャント巻線と、前記シャント巻線を接地する第１の状態および接地しない第２の状態を選択的に形成する接地手段と、前記分流回路前記送信期間には前記第１の状態となり、前記送信期間以外の期間のうちで少なくとも前記受信期間を含む期間に前記第２の状態となるように前記接地手段を制御する手段とを備えて超音波診断装置を構成した。
【０００８】
また前記の目的を達成するために別の本発明は、磁気的に互いに結合された少なくとも３つの軸を持つコアと、前記軸の１つに巻かれ、超音波振動子が一端に、また受信期間に前記超音波振動子が出力する電気信号に基づいて被検体に関する診断のための情報を取得する手段が他端にそれぞれ接続される２次巻線と、前記軸のうちで前記２次巻線が巻かれているのとは異なる軸のうちの少なくとも２つにそれぞれ巻かれた少なくとも２つの１次巻線と、前記１次巻線への通電をそれぞれオン／オフする少なくとも２つのスイッチング手段と、前記２次巻線と同じ軸に巻かれたシャント巻線と、前記シャント巻線を接地する第１の状態および接地しない第２の状態を選択的に形成する接地手段とを備えてトランス回路を構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、２次巻線を通過する際の受信信号の減衰を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【００１１】
図１は本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。なお図１においては、本発明の特徴的な要素を主体に示し、従来よりある超音波診断装置が備えている要素の一部は図示を省略している。
【００１２】
図１に示すように本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波振動子１、トランス回路２、送信波形生成回路３、前置増幅器４、受信ビームフォーマ５、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）６、ＣＲＴ７およびシステム制御部８を含む。
【００１３】
超音波振動子１は、トランス回路２から出力される送信信号に応じて励振し、超音波信号を放射する。超音波振動子１は、入射した超音波振動子に応じた電気信号を受信信号として出力する。
【００１４】
トランス回路２は、送信波形生成回路３による駆動の下に、任意の波形の送信信号を生成する。トランス回路２は、超音波振動子１から出力された受信信号を前置増幅器４に伝達する。
【００１５】
送信波形生成回路３は、トランス回路２に内蔵されるスイッチ（後述する）を、所望パターンの送信信号が得られるようにオン／オフする。
【００１６】
前置増幅器４は、差動増幅器X1およびダイオードD1，D2を含む。差動増幅器X1は、トランス回路２から入力された受信信号を、その信号レベルが後段での処理に適するレベルとなるように増幅する。逆並列のダイオードD1，D2は、差動増幅器X1を送信高圧パルスから保護する。
【００１７】
なお、超音波振動子１、トランス回路２および前置増幅器４は、図１では１つずつのみを示しているが、実際には上記図示されているものと同様な接続状態で複数組が設けられている。そして複数の前置増幅器４が出力する受信信号は、いずれも受信ビームフォーマ５に入力される。
【００１８】
受信ビームフォーマ５は、上記のように入力される複数の受信信号を遅延加算することにより、所要の受信ビームに関するエコー信号を得る。
【００１９】
ディジタルスキャンコンバータ６は、受信ビームフォーマ５で得られたエコー信号をＣＲＴ７での表示に適する信号に変換する。
【００２０】
ＣＲＴ７は、ディジタルスキャンコンバータ６が出力する信号が表す画像を表示する。このＣＲＴ７は、液晶表示器などの他の種類の表示デバイスに置き換え可能である。
【００２１】
システム制御部８は、例えばコンピュータを備えて構成され、この超音波診断装置の各部を総括制御する。システム制御部８は、従来よりある超音波診断装置が備える各種の動作を実現するための制御機能を備える。システム制御部８は他に、設定された諸条件に基づいて、送信波形形状、送信遅延時間、波形持続時間、送信周波数、送信電圧レベル等を表す送信波形データを生成し、送信波形生成回路３へと出力する。
【００２２】
さて図１に示すようにトランス回路２は、１次巻線N1A，N1B，N2A，N2B，N3A，N3B，２次巻線NT、シャント巻線NS、スイッチQ1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7，Q8および電源V1，V2，V3を含む。
【００２３】
１次巻線N1A，N1B，N2A，N2B，N3A，N3B、２次巻線NTおよびシャント巻線NSは、それぞれ同一のコアに巻き付けられている。図２はコアの構造および各巻線の巻き付け状態を模式的に示す斜視図である。
【００２４】
図２に示すように、コアCは、４つのポールK1，K2，K3，K4を、磁気的に互いに結合して構成されている。
【００２５】
１次巻線N1A，N1Bは、１次側ポールであるポールK1に巻き付けられた巻線N1におけるセンタタップを挟んだ２つの部分にそれぞれ相当する。１次巻線N2A，N2Bは、１次側ポールであるポールK2に巻き付けられた巻線N2におけるセンタタップを挟んだ２つの部分にそれぞれ相当する。１次巻線N3A，N3Bは、１次側ポールであるポールK3に巻き付けられた巻線N3におけるセンタタップを挟んだ２つの部分にそれぞれ相当する。２次巻線NTおよびシャント巻線NSは、いずれも２次側ポールであるポールK4に巻き付けられている。ただし、２次巻線NTおよびシャント巻線NSは、電気的には互いに絶縁されている。
【００２６】
１次巻線N1Aの一端は、正極性パルス発生用のスイッチQ1の一端に接続されている。１次巻線N1Bの一端は、負極性パルス発生用のスイッチQ2の一端に接続されている。１次巻線N1A，N1Bの他端は、電源V1に接続される。スイッチQ1，Q2の他端は、接地されている。
【００２７】
１次巻線N2Aの一端は、正極性パルス発生用のスイッチQ3の一端に接続されている。１次巻線N2Bの一端は、負極性パルス発生用のスイッチQ4の一端に接続されている。１次巻線N2A，N2Bの間の他端は、電源V2に接続される。スイッチQ3，Q4の他端は、接地されている。
【００２８】
１次巻線N3Aの一端は、正極性パルス発生用のスイッチQ5の一端に接続されている。１次巻線N3Bの一端は、負極性パルス発生用のスイッチQ6の一端に接続されている。１次巻線N3A，N3Bの間の他端は、電源V3に接続される。スイッチQ5，Q6の他端は、接地されている。
【００２９】
２次巻線NTは、一端は超音波振動子１に接続され、他端は前置増幅器４に接続されている。
【００３０】
シャント巻線NSは、一端はシャント用のスイッチQ7の一端に、他端はシャント用のスイッチQ8の一端に接続されている。スイッチQ7，Q8の他端は、接地されている。
【００３１】
次に以上のように構成された超音波診断装置の動作について説明する。
【００３２】
送信波形生成回路３は、定められた送信周波数に応じた周期で繰り返し送信信号を出力するようにトランス回路２を制御する。この送信のとき、送信波形生成回路３はスイッチQ7，Q8はオフとしておく。このためシャント巻線NSは、両端がオープンとなっているため、送信信号の出力には何ら寄与しない。
【００３３】
さて、１つのポールに対応する一対のスイッチを交互にオン／オフすることで、そのポールにパルス磁束を発生させる。すなわち、例えばスイッチQ1，Q2を交互にオン／オフすることで、ポールK1にパルス磁束が発生する。そうするとポールK4には、ポールK1，K2，K3にそれぞれ発生したパルス磁束を加算したパルス磁束が生じ、これに応じたレベルを持ったパルス信号が２次巻線NTに励起される。このパルス信号は、送信信号としてトランス回路２から超音波振動子１へと供給される。そこで送信波形生成回路３は、所望の送信波形に応じたパターンでスイッチQ1〜Q6をオン／オフさせる。
【００３４】
上記のような周期的な送信の間には、超音波エコーの受信を行う。そこで送信終了後において送信波形生成回路３は、図３に示すようにスイッチQ7，Q8をともにオンする。そうすると、シャント巻線NSがショート（接地）されることから、２次巻線NTのインピーダンスが低下する。この低下したインピーダンスは、１次巻線N1A，N1B，N2A，N2B，N3A，N3Bの全てをショートした時における２次巻線NTのインピーダンスよりも小さい。この結果、漏洩インダクタンスが小さく、すなわち磁気結合が密になり、２次巻線NTを通過する際における受信信号の減衰を小さくすることができる。
【００３５】
送信波形生成回路３は図３に示すように、次の送信の開始前にスイッチQ7，Q8をオフとし、シャントを解除する。なお、スイッチQ7，Q8をオンしておく期間は、少なくとも受信を行うべき期間を含んでいれば良い。
【００３６】
以上のように本実施形態によれば、シャント巻線NSおよび２つの低耐圧のスイッチQ7，Q8を追加するという安価で場所を取らない回路構成により、効率良く感度劣化を防止することができる。
【００３７】
また本実施形態によれば、シャント巻線NSの両端をスイッチングするので、ＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子とする場合でも、寄生ダイオードを有するバイポーラ送信パルスに対してスイッチングが可能である。
【００３８】
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
【００３９】
シャント巻線NSは、スイッチQ7，Q8のいずれか一方を設けなくても良い。
【００４０】
１次側のポールの数および１次巻線の数は、２つ以上であれば任意の数であって良い。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図。
【図２】コアの構造および各巻線の巻き付け状態を模式的に示す斜視図。
【図３】スイッチQ7，Q8のオン／オフのタイミングを示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１…超音波振動子、２…トランス回路、３…送信波形生成回路、４…前置増幅器、５…受信ビームフォーマ、６…ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、７…ＣＲＴ、８…システム制御部、C…コア、K1，K2，K3，K4…ポール、N1，N2，N3…巻線、N1A，N1B，N2A，N2B，N3A，N3B…１次巻線、NS…シャント巻線、NT…２次巻線、Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7，Q8…スイッチ、１…超音波振動子、V1，V2，V3…電源。
【図１】
0005002363.tif 000002
【図２】
0005002363.tif 000003
【図３】
0005002363.tif 000004