(57)【要約】【課題】ローパスフィルタにおける振幅損失を少なくする。【解決手段】（Ｉ）に示す入力端子ＴＩには、受信信号（電圧信号）が入力される。入力端子ＴＩは、エミッタ接地されたトランジスタＱ１のベース端子に接続されている。従って、ベース端子に入力される電圧信号に応じた電流信号がトランジスタＱ１のコレクタ端子に発生する。電流信号に変換された受信信号は、インダクタＬ１，Ｌ２とキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３によって形成されるローパスフィルタ回路において高調波成分を除去されてから、抵抗Ｒ２によって電圧信号に変換される。このように、ローパスフィルタ回路の入力から出力までは受信信号が電流信号として伝送されるため、トランジスタＱ１の出力端子にインピーダンスマッチング用の抵抗を挿入する必要が無くなり、通過帯域における信号の振幅ロスが発生しない。【選択図】図２
2009011580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波を送受波する振動子を備えたプローブヘッドと、
超音波を送受波することにより得られた受信信号を伝送するプローブケーブルと、
プローブケーブルを介して伝送された受信信号を信号処理する受信回路と、
を有し、
前記受信回路は、
入力された信号を電圧信号から電流信号へ変換する電圧電流変換部と、
変換された電流信号に含まれる高調波成分を除去するローパスフィルタ部と、
高調波成分が除去された電流信号を電圧信号へ変換する電流電圧変換部と、
を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記ローパスフィルタ部は、インダクタ成分Ｌとキャパシタ成分ＣからなるＬＣ回路を多段に直列に接続したローパスフィルタ回路を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記電圧電流変換部は、エミッタ接地されたトランジスタからなる電圧電流変換回路を備える、
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、
前記電流電圧変換部は、前記ローパスフィルタ回路の出力端に接続される抵抗成分を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記受信回路は、
前記プローブケーブルを介して伝送された受信信号に対して被検体の深さに応じたゲイン調整を施してゲイン調整後の受信信号を前記電圧電流変換部へ出力するゲインコントローラと、
前記電流電圧変換部から出力される電圧信号に対してアナログデジタル変換処理を施すＡＤコンバータと、
を含む、
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、超音波診断装置に関し、特に超音波を送受波することにより得られた受信信号に対するフィルタ処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブと装置本体とを備えており、超音波プローブによって得られた受信信号をプローブケーブルなどを介して装置本体へ伝送し、装置本体において受信信号を信号処理して超音波画像などを形成する（特許文献１，２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、探触子（超音波プローブ）が受信信号に応じた電流信号を生成してプローブケーブルへ出力し、プローブケーブルを介して電流信号を受けた装置本体が電流信号を電圧信号に変換する技術が記載されている。
【０００４】
ところで、超音波診断装置の受信信号、つまり、超音波を送受波することにより得られた受信信号は、例えば、ローノイズアンプや可変ゲインコントロールアンプなどを経て、Ａ／Ｄコンバータに入力されてデジタル信号に変換される。この時、Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数の半分（ナイキスト周波数）以上の周波数成分が存在するとエイリアシングが起こるため、その周波数成分をカットするローパスフィルタがＡ／Ｄコンバータの前段に設けられる。
【０００５】
図４は、超音波診断装置のＡ／Ｄコンバータ５０の前段に設けられるローパスフィルタの一例を示す回路図である。従来、このローパスフィルタにはバターワース型などが使われているが、その入力と出力には必ずインピーダンスマッチングのためのフィルタの特性インピーダンスに等しい抵抗を入れる必要があった。例えば、図４において、トランジスタＱは、エミッタフォロワであり、その出力インピーダンスが非常に低い。トランジスタＱから出力される電圧信号を受け取る回路、つまりインダクタＬ１，Ｌ２とキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３によって形成されるローパスフィルタ回路は、数十Ω（オーム）程度の特性インピーダンスを備えている。そのため、ローパスフィルタ回路の入力端と出力端には、インピーダンスマッチング用の抵抗Ｒ１，Ｒ２が設けられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３６５１３号公報
【特許文献２】特開平２−１８５２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、図４に示す回路においては、ローパスフィルタ回路の入出力信号の振幅、つまりトランジスタＱの出力電圧の振幅と抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧の振幅に注目すると、ローパスフィルタ回路の通過帯域の電圧信号でさえもローパスフィルタ回路の通過後に振幅が１／２となってしまう。
【０００８】
本発明は、このような状況を背景としつつ成されたものであり、その目的は、ローパスフィルタにおける振幅損失を少なくすることにある。
【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の超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受波する振動子を備えたプローブヘッドと、超音波を送受波することにより得られた受信信号を伝送するプローブケーブルと、プローブケーブルを介して伝送された受信信号を信号処理する受信回路と、を有し、前記受信回路は、入力された信号を電圧信号から電流信号へ変換する電圧電流変換部と、変換された電流信号に含まれる高調波成分を除去するローパスフィルタ部と、高調波成分が除去された電流信号を電圧信号へ変換する電流電圧変換部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
望ましい態様において、前記ローパスフィルタ部は、インダクタ成分Ｌとキャパシタ成分ＣからなるＬＣ回路を多段に直列に接続したローパスフィルタ回路を備えることを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記電圧電流変換部は、エミッタ接地されたトランジスタからなる電圧電流変換回路を備えることを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記電流電圧変換部は、前記ローパスフィルタ回路の出力端に接続される抵抗成分を備えることを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記受信回路は、前記プローブケーブルを介して伝送された受信信号に対して被検体の深さに応じたゲイン調整を施してゲイン調整後の受信信号を前記電圧電流変換部へ出力するゲインコントローラと、前記電流電圧変換部から出力される電圧信号に対してアナログデジタル変換処理を施すＡＤコンバータと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、ローパスフィルタにおける振幅損失の少ない受信回路を備えた超音波診断装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその受信信号の処理経路を示す機能ブロック図である。
【００１７】
プローブヘッド１０は、被検体に対して超音波を送受波する振動子を備えている。振動子は、例えば複数の振動素子によって形成されてもよい。プローブヘッド１０において超音波を送受波することにより得られた受信信号は、プローブケーブル１２を介して装置本体側へ伝送される。受信信号は、電圧信号としてプローブケーブル１２を伝送する。
【００１８】
装置本体側に伝送された受信信号は、プリアンプとして機能するローノイズアンプ２０を介して可変ゲインコントロールアンプ３０へ送られる。可変ゲインコントロールアンプ３０は、受信信号に対して被検体の深さに応じたゲイン調整を施し、そして、ゲイン調整後の受信信号をローパスフィルタ４０へ出力する。
【００１９】
ローパスフィルタ４０は、受信信号に含まれる高調波成分を除去する。そして、Ａ／Ｄコンバータ５０は、高調波成分が除去された受信信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。ローパスフィルタ４０における信号の通過帯域は、Ａ／Ｄコンバータ５０のサンプリング周波数に応じて設計される。つまり、Ａ／Ｄコンバータ５０のサンプリング周波数の半分（ナイキスト周波数）以上の周波数成分が存在するとエイリアシングが起こるため、その周波数成分をカットするようにローパスフィルタ４０の通過帯域が適宜設計される。
【００２０】
なお、Ａ／Ｄコンバータ５０においてデジタル信号に変換された受信信号（受信データ）は、Ａ／Ｄコンバータ５０の後段のデジタル信号処理回路に送られ、デジタル信号処理回路において、例えば、Ｂモード画像、ボリュームレンダリング画像、カラードプラ画像などの超音波画像が形成される。
【００２１】
本実施形態では、ローパスフィルタ４０における振幅損失が極めて小さくされている。そこで、本実施形態のローパスフィルタ４０の具体的な回路構成について説明する。
【００２２】
図２は、本実施形態のローパスフィルタ（図１の符号４０）の回路構成を示す図であり、図２（Ｉ）にはＮＰＮ型のトランジスタＱ１を利用した回路構成例が示されており、図２（ＩＩ）にはＰＮＰ型のトランジスタＱ２を利用した回路構成例が示されている。
【００２３】
図２（Ｉ）に示す入力端子ＴＩには、可変ゲインコントロールアンプ（図１の符号３０）においてゲイン調整された受信信号（電圧信号）が入力される。入力端子ＴＩは、トランジスタＱ１のベース端子に接続されている。そのＮＰＮ型のトランジスタＱ１は、抵抗Ｒ３を介してエミッタ接地されており、従って、トランジスタＱ１のベース端子に入力される電圧信号に応じた電流信号がトランジスタＱ１のコレクタ端子に発生する。つまり、トランジスタＱ１によって受信信号が電圧信号から電流信号へ変換される。
【００２４】
そして、電流信号に変換された受信信号は、インダクタＬ１，Ｌ２とキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３によって形成されるローパスフィルタ回路において高調波成分を除去されてから、ローパスフィルタ回路の出力側に設けられた抵抗Ｒ２によって電圧信号に変換される。こうして、電圧信号に変換された受信信号が、出力端子ＴＯに接続されたＡ／Ｄコンバータ（図１の符号５０）へ出力される。
【００２５】
このように、図２（Ｉ）に示す回路では、ローパスフィルタ回路の入力から出力までは受信信号が電流信号として（電流モードで）伝送されるため、トランジスタＱ１の出力端子にインピーダンスマッチング用の抵抗（図４の抵抗Ｒ１に相当する抵抗）を挿入する必要が無くなり、インピーダンスマッチング用の抵抗に伴う通過帯域における信号の振幅ロスが発生しない。
【００２６】
また、図２（ＩＩ）に示すＰＮＰ型のトランジスタＱ２を利用して、図２（Ｉ）と等価な回路を実現することもできる。図２（ＩＩ）に示す入力端子ＴＩには、可変ゲインコントロールアンプにおいてゲイン調整された受信信号（電圧信号）が入力される。入力端子ＴＩは、抵抗Ｒ３を介してエミッタ接地されたＰＮＰ型のトランジスタＱ２のベース端子に接続されている。そのため、トランジスタＱ２のベース端子に入力される電圧信号に応じた電流信号がトランジスタＱ２のコレクタ端子に発生する。そして、電流信号に変換された受信信号は、インダクタＬ１，Ｌ２とキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３によって形成されるローパスフィルタ回路において高調波成分を除去されてから、ローパスフィルタ回路の出力側に設けられた抵抗Ｒ２によって電圧信号に変換され、出力端子ＴＯに接続されたＡ／Ｄコンバータへ出力される。
【００２７】
なお、図２に示す各素子の値、つまりＲ２＝５０Ω（オーム），Ｒ３＝５０Ω，Ｌ１＝１．６１μＨ（マイクロヘンリー），Ｌ２＝１．６１μＨ，Ｃ１＝２４６ｐＦ（ピコファラッド），Ｃ２＝２４６ｐＦ，Ｃ３＝７９６ｐＦは、あくまでも例示に過ぎず、これらの値が変更されてもよい。
【００２８】
図３は、本実施形態のローパスフィルタ（図２）の入出力特性を示す図である。図３（Ａ）は振幅特性であり、図２（Ｉ）（ＩＩ）に示すローパスフィルタの入力端子ＴＩにおける信号の振幅と出力端子ＴＯにおける信号の振幅の比（ｄＢ）を縦軸、信号の周波数（Ｈｚ）を横軸としたグラフである。また、図３（Ｂ）は位相特性であり、図２（Ｉ）（ＩＩ）に示すローパスフィルタの入力端子ＴＩにおける信号の位相と出力端子ＴＯにおける信号の位相の差（度）を縦軸、信号の周波数（Ｈｚ）を横軸としたグラフである。
【００２９】
本実施形態における効果は、例えば図３（Ａ）の振幅特性のグラフに顕著に示されている。つまり、信号の周波数が１Ｍ〜７ＭＨｚ程度の帯域において、信号の振幅の比が０（ｄｂ）となっており、信号の振幅ロスが発生していない。なお、信号の周波数が７ＭＨｚ程度より大きくなるに従って、信号の振幅の比が０（ｄＢ）から徐々に小さくなっている。つまり、高調波成分を抑制するというローパスフィルタ本来の機能を発揮していることが示されている。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、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。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施形態のローパスフィルタの回路構成を示す図である。
【図３】本実施形態のローパスフィルタの入出力特性を示す図である。
【図４】従来のローパスフィルタの一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  プローブヘッド、１２  プローブケーブル、４０  ローパスフィルタ、５０  Ａ／Ｄコンバータ。
【図１】
2009011580.tif 000003
【図２】
2009011580.tif 000004
【図３】
2009011580.tif 000005
【図４】
2009011580.tif 000006