(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動素子を用いて生体に対して超音波パルスの送受波を行う超音波探触子と、
当該超音波探触子に伝送ケーブルを介して接続され前記超音波探触子から超音波パルスを送波するための送波信号の生成及び生体で反射して前記超音波探触子で受波した超音波パルスに基づく受波信号から超音波画像を形成する装置本体と、
を含む超音波診断装置であって、
前記複数の振動素子は２次元アレイを形成し、
前記伝送ケーブルを介して前記超音波探触子と装置本体との間で受け渡しされる送波信号及び受波信号は、伝送前に各振動素子に対応して時分割的に区切られてチップ化され、各チップは、前記伝送ケーブル内の共用信号線を利用して順次伝送され、
前記超音波探触子及び前記装置本体における送波信号及び受波信号のチップ化は、伝送前後で同期して順次閉路する複数の切り替えスイッチで構成されるスイッチアレイを用い、そのスイッチアレイが、前記２次元アレイを構成する複数の振動素子の行または列に対応した数形成されていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
複数の振動素子からなり生体に対して超音波パルスの送受波を行う超音波探触子と、
前記超音波探触子が接続され、当該超音波探触子から超音波パルスを送波するための送波信号の生成及び、生体で反射して超音波探触子で受波した超音波パルスに基づく受波信号から超音波画像を形成する装置本体と、
超音波探触子と装置本体とを接続し、送波信号及び受波信号の伝送を行う伝送ケーブルと、
前記装置本体側に設けられ、超音波パルスを発生させるための送波信号を各振動素子に対応して時分割的に区切ってチップ化し、伝送ケーブル内の共用信号線を利用して順次超音波振動子側に個別伝送する本体側時分割送信回路と、
前記超音波探触子側に設けられ、伝送されたチップ化された送波信号を順次所定の振動素子に供給し超音波パルスを合成する探触子側合成回路と、
前記超音波探触子側に設けられ、前記受波信号を各振動素子に対応して時分割的に区切ってチップ化し、前記共用信号線を介して順次装置本体側に個別伝送する探触子側時分割送信回路と、
装置本体側に設けられ、伝送されたチップ化された受波信号を順次合成して超音波画像を形成する超音波エコー信号にする本体側合成回路と、
を含み、
前記複数の振動素子は２次元アレイを形成し、
前記本体側時分割送信回路と前記探触子側合成回路と前記探触子側時分割送信回路と前記本体側合成回路は、伝送前後で同期して順次閉路する複数の切り替えスイッチで構成されるスイッチアレイをそれぞれ有し、そのスイッチアレイが、前記２次元アレイを構成する複数の振動素子の行または列に対応した数形成されていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、
前記行または列に対応して複数形成されたスイッチアレイを順次選択する選択スイッチ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置、特に、超音波の送受波を行う超音波探触子と装置本体との間で送受波信号を伝送する伝送ケーブルの信号線数を低減し、軽量化、細径化が可能な超音波診断装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、生体に超音波パルスを放射して、その生体表面または生体内部から反射してくる超音波エコー信号を取得して生体に関する超音波画像を形成し観察する超音波診断装置が広く普及している。超音波診断装置は、実際に超音波パルスの送受波を行う複数の振動素子から構成される超音波探触子と、前記振動素子による超音波パルスの送受波制御や超音波画像の形成処理を行う装置本体とで構成されている。そして、超音波探触子と装置本体とは、両者間で信号伝送を行う伝送ケーブルで接続されている。
【０００３】
図１０には、従来の超音波診断装置１００において、超音波探触子１０２と装置本体１０４と伝送ケーブル１０６の構成を説明する部分概略構造図が示されている。超音波探触子１０２は、複数の微細な振動素子（圧電素子）１０８ａが所定形態（例えば、リニア状やマトリックス状）に配列されたアレイ振動子１０８とそれを収納するプローブハウジング１１０で構成されている。図１０は、振動素子１０８ａをリニア状に９個配列した例を示している。各振動素子１０８ａには、個別に装置本体１０４側から延びる信号線１０６ａが接続されている。信号線１０６ａは、振動素子１０８ａの個数分存在し、それらを束ねて信号伝送用の伝送ケーブル１０６を構成している。
【０００４】
また、伝送ケーブル１０６は、その端部に形成されたコネクタ１１２により装置本体１０４と接続されている。この装置本体１０４には、各信号線１０６ａに対応したプリアンプ（または、送信用パルサー）１１４、超音波のビームステアリング及び（またはビームフォーミングするためのディレイ回路）１１６、加算回路（または、送信用トリガパルス分配回路）１１８等を含んでいる。なお、前述した装置本体１０４の構成は、信号の出入口付近の構成のみであり、この他、信号処理系や画像処理系等の構成が含まれる。
【０００５】
このように構成される超音波診断装置１００を動作させる場合、装置本体１０４側から所定のタイミングで送波信号が、各信号線１０６ａを介して対応する振動素子１０８ａに供給され、超音波探触子１０２から超音波パルスが送出される。また、生体から反射してきた超音波エコーは、送波時とは逆に各振動素子１０８ａで受波され、各信号線１０６ａを介して装置本体１０４に供給され、超音波画像の形成に利用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の超音波診断装置１００は、超音波探触子１０２の各振動素子１０８ａと、装置本体１０４側の回路とは、個別の信号線１０６ａを用いて１：１で接続されていた。つまり、振動素子１０８ａの個数分の信号線１０６ａが使用されていた。その結果、信号線１０６ａの集合体である伝送ケーブル１０６が太くなると共に、その重量も増大していた。超音波探触子１０２は、操作者が直接手に持って、超音波画像を取得したい部位に移動するため、超音波探触子１０２に連なる伝送ケーブル１０６が太く屈曲性が低下したり、重たくなることは、超音波探触子１０２の操作性の低下に直接繋がるという問題がある。この問題は、振動素子の数の増加、つまり、超音波画像の高精細化に伴い振動素子の素子数が増大すると顕著に表れる。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、高精細化に伴い振動素子数が増加しても伝送ケーブルの細径化、軽量化が可能であり、操作性の維持及び向上を行うことのできる超音波探触子を有する超音波診断装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子を用いて生体に対して超音波パルスの送受波を行う超音波探触子と、当該超音波探触子に伝送ケーブルを介して接続され前記超音波探触子から超音波パルスを送波するための送波信号の生成及び生体で反射して前記超音波探触子で受波した超音波パルス（エコー）に基づく受波信号から超音波画像を形成する装置本体と、を含む超音波診断装置であって、前記複数の振動素子は２次元アレイを形成し、前記伝送ケーブルを介して前記超音波探触子と装置本体との間で受け渡しされる送波信号及び受波信号は、伝送前に各振動素子に対応して時分割的に区切られてチップ化され、各チップは、前記伝送ケーブル内の共用信号線を利用して順次伝送され、前記超音波探触子及び前記装置本体における送波信号及び受波信号のチップ化は、伝送前後で同期して順次閉路する複数の切り替えスイッチで構成されるスイッチアレイを用い、そのスイッチアレイが、前記２次元アレイを構成する複数の振動素子の行または列に対応した数形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなり生体に対して超音波パルスの送受波を行う超音波探触子と、前記超音波探触子が接続され、当該超音波探触子から超音波パルスを送波するための送波信号の生成及び、生体で反射して超音波探触子で受波した超音波パルス（エコー）に基づく受波信号から超音波画像を形成する装置本体と、超音波探触子と装置本体とを接続し、送波信号及び受波信号の伝送を行う伝送ケーブルと、前記装置本体側に設けられ、超音波パルスを発生させるための送波信号を各振動素子に対応して時分割的に区切ってチップ化し、伝送ケーブル内の共用信号線を利用して順次超音波振動子側に個別伝送する本体側時分割送信回路と、前記超音波探触子側に設けられ、伝送されたチップ化された送波信号を順次所定の振動素子に供給し超音波パルスを合成する探触子側合成回路と、前記超音波探触子側に設けられ、前記受波信号を各振動素子に対応して時分割的に区切ってチップ化し、前記共用信号線を介して順次装置本体側に個別伝送する探触子側時分割送信回路と、装置本体側に設けられ、伝送されたチップ化された受波信号を順次合成して超音波画像を形成する超音波エコー信号にする本体側合成回路と、を含み、前記複数の振動素子は２次元アレイを形成し、前記本体側時分割送信回路と前記探触子側合成回路と前記探触子側時分割送信回路と前記本体側合成回路は、伝送前後で同期して順次閉路する複数の切り替えスイッチで構成されるスイッチアレイをそれぞれ有し、そのスイッチアレイが、前記２次元アレイを構成する複数の振動素子の行または列に対応した数形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、伝送前にチップ化された送波信号や受波信号は、各振動素子毎に順次伝送ケーブル内の共用信号線を介して伝送される。その結果、伝送ケーブルの信号線の本数の低減が可能で、伝送ケーブルの細径化、軽量化を行うことができる。
【００１１】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記送波信号及び受波信号のチップ化は、伝送前後で同期して順次閉路する複数の切り替えスイッチで構成されるスイッチアレイを用いて行うことを特徴とする。
【００１２】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記本体側時分割送信回路と探触子側合成回路、及び探触子側時分割送信回路と本体側合成回路とは、伝送前後で同期して順次閉路する複数の切り替えスイッチで構成されるスイッチアレイをそれぞれ有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、切り替えスイッチは、超音波探触子から送波したい超音波パルスの周波数及び受波したい超音波エコーの周波数より早い周波数で切り替わればよい。この構成によれば、従来と同様な超音波パルスを容易に形成することができる。
【００１４】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記複数の振動素子は、２次元アレイを形成していることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、伝送ケーブルの細径化、軽量化を行いつつ、高精細の超音波画像を得ることができる。
【００１６】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記スイッチアレイは、２次元アレイを構成する複数の振動素子の行または列に対応した数形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、スイッチアレイの数に対応した共用信号線の利用のみで信号の伝送を行うことができるので、振動素子数が増加しても伝送ケーブルの細径化、軽量化を容易に行うことができる。
【００１８】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記行または列に対応して複数形成されたスイッチアレイを順次選択する選択スイッチを含むことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、全ての振動素子に対する送波信号、受波信号のチップの伝送を１本の共用信号線を用いて行うことができるので、伝送ケーブルの細径化、軽量化を完全に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００２１】
図１には、本実施形態の超音波診断装置１０の伝送ケーブル１２を中心とした部分概略構造図が示されている。超音波診断装置１０は、従来と同様に、実際に超音波パルスの送受波を行う複数の振動素子１４(1)〜１４(8)から構成されるアレイ振動子１４と、当該アレイ振動子１４を収納するプローブハウジング１６からなる超音波探触子１８と、前記アレイ振動子１４による超音波パルスの送受波制御や超音波画像の形成処理を行う装置本体２０とで構成されている。なお、図１においては説明を簡略化するために、振動素子を８個リニア状に配列した例について説明する。また、アレイ振動子１４は、複数の微細な振動素子（圧電素子）１４(1)〜１４(8)がリニア状に配列されている例を説明するが、マトリックス状に配列する場合（後述する）もある。そして、超音波探触子１８と装置本体２０とは、両者間で信号伝送を行う伝送ケーブル１２で接続されている。伝送ケーブル１２の端部はコネクタ２２によって、装置本体２０に電気的に接続できるようになっている。
【００２２】
装置本体２０には、ヘッドアンプ２４、超音波のビームフォーミングを行うためのディレイ回路２６、加算回路２８等を含んでいる。なお、図１においても装置本体２０の構成は、信号の出入口付近の構成のみを示している。
【００２３】
本実施形態の特徴的事項は、超音波探触子１８と装置本体２０との間で、伝送ケーブル１２を介して伝送される受波信号（及び送波信号）は、その伝送前に超音波探触子１８の各振動素子１４(1)〜１４(8)に対応して時分割的に区切られてチップ化され、各チップが、伝送ケーブル１２内の共用信号線を利用して順次伝送されるところである。これにより、送波信号及び受波信号の伝送に使用される共用信号線の本数、つまり、伝送ケーブル１２を構成する信号線の本数を低減し、伝送ケーブル１２の細径化及び軽量化を実現するものである。
【００２４】
このため、本実施形態においては、図１に示すように、受波動作を行う場合、超音波探触子１８側に、生体から反射してきた超音波パルス（エコー）を受信した各振動素子１４(1)〜１４(8)から得られる受波信号を各振動素子１４(1)〜１４(8)に対応して時分割的に区切ってチップ化し、共用信号線（図１の場合、１本）１２ａを介して順次装置本体２０側に個別伝送する探触子側時分割送信回路３０が設けられている。また、装置本体２０側には、チップ化され伝送された受波信号を順次合成して超音波画像を形成する超音波エコー信号にする本体側合成回路３２が設けられている。本実施形態において、探触子側時分割送信回路３０と本体側合成回路３２とは、伝送前後で同期して順次閉路する複数の切り替えスイッチで構成されるスイッチアレイ３０ａ，３２ａで構成されている。このスイッチアレイ３０ａ，３２ａは、各振動素子１４(1)〜１４(8)の数に対応して形成されている。すなわち、図１においては、８個のスイッチ▲１▼〜▲８▼が形成され、それぞれが高速でスイッチング可能になっている。なお、装置本体２０のスイッチアレイ３２ａとディレイ回路２６との間には、サンプルホールド回路３４が挿入され、受波信号の保持が行えるようになっている。
【００２５】
このように構成される超音波診断装置１０の動作時におけるタイミングチャートが図２に示されている。図１に示すアレイ振動子１４の各振動素子１４(1)〜１４(8)に、それぞれ、図２に示すような受波信号が受信されたとして説明する。
【００２６】
図２において、波形の太線部分に相当する時間だけ振動素子１４(1)〜１４(8)に対応するスイッチアレイ３０ａのスイッチ▲１▼〜▲８▼及びスイッチアレイ３２ａのスイッチ▲１▼〜▲８▼のうち、対応する１つのスイッチが閉じるようになっている。つまり、スイッチアレイ３０ａ，３２ａの同じ番号のスイッチ同士が連動して閉路している。スイッチ▲１▼〜▲８▼が順に所定時間閉路することにより、その閉じている間に、スイッチ▲１▼〜▲８▼に対応する振動素子１４(1)〜１４(8)で受信した受波信号が時分割的に区切られてチップ化され、共用信号線１２ａを介して、装置本体２０側に伝送することになる。例えば、スイッチ▲１▼が閉じている間にスイッチ▲１▼に対応する振動素子１４(1)で受信した受波信号のチップが、対応する装置本体２０側のスイッチ▲１▼を介してサンプルホールド回路３４に伝送される。同様にスイッチ▲２▼が閉じれば、振動素子１４(2)で受信した受波信号のチップ、スイッチ▲３▼が閉じれば、振動素子１４(3)で受信した受波信号のチップがそれぞれ、同一の共用信号線１２ａを介して装置本体２０側に伝送される。
【００２７】
ここで、スイッチ▲１▼が閉じ終わってから一巡してもう一度スイッチ▲１▼が閉じるまでの時間を振動素子に受信した信号の周波数スペクトラムの上限の２倍以上になるように設定すると、公知のサンプリング定理からディレイ回路２６には、図１に示したスイッチアレイ３０ａ，３２ａを用いない構成と全く同じ波形を入力することができる。なお、スイッチ▲１▼〜▲８▼の動作は、スイッチアレイ３０ａ，３２ａが連動して動作して同じ番号のスイッチ▲１▼〜▲８▼が動作すれば、その動作順序は任意であり、同様な波形を得ることができる。
【００２８】
図１では、リニア状に配列された８個の振動素子１４(1)〜１４(8)からなるアレイ振動子１４を示したが、図３には、複数の振動素子３６ａをマトリックス状に配列し、２次元アレイ振動子３６を形成した場合に、上述した受波信号（または送波信号）を各振動素子３６ａに対応して時分割的に区切ってチップ化し、共用信号線１２ａを介して順次装置本体２０側に個別伝送するための２次元アレイ振動子３６側のスイッチアレイ３８及び共用信号線１２ａの関係を示している。図３の場合、９×９（合計８１個）の振動素子３６ａで構成した２次元アレイ振動子３６を示し、図１に示すスイッチアレイ３０ａと同様なスイッチアレイ（スイッチ▲１▼〜▲９▼）が９本（一部省略）配置された例が示されている。従って、共用信号線１２ａは、（a）〜（i）の９本使用することになる。各スイッチ▲１▼〜▲９▼の動作は、図１に示すものと同じである。
【００２９】
このように、従来少なくとも８１本の信号線が必要であったものを図３の構成によれば、９本の信号線で従来と同様な超音波パルスの送受波が可能となり、伝送ケーブル１２を従来のものに比べて約１／９の太さにすることができる。すなわち、伝送ケーブル１２の細径化と軽量化を行うことができる。
【００３０】
図４には、図３の２次元アレイ振動子３６に対する送受波の伝送を更に少ない共用信号線１２ａ、具体的には１本の共用信号線１２ａで８１個の振動素子３６ａの送受波の伝送を行う構成を示している。図４の場合、図３の構成において、各スイッチアレイ３８を順次選択する選択スイッチ４０を備えている。この選択スイッチ４０の構造はスイッチアレイ３８と同じでよい。選択スイッチ４０でスイッチアレイ３８を順次選択することにより、送受波信号を完全にシリアルに伝送することが可能となる。図４の構成の場合、図３の構成より早い切り替え速度が必要になるが、伝送ケーブル１２の細径化と軽量化を更に行うことが可能になり、超音波探触子の使い勝手を向上することができる。つまり、伝送ケーブル１２の細径化や軽量化を十分に行いたい場合には、図４のような選択スイッチ４０を使用した構成とし、低コスト化（切り替え速度があまり早くない安価なスイッチアレイの使用）を行いたい場合には、図３のような構成を選択することが可能になり、超音波診断装置１０に対する性能やコストの要求に応じた選択を行うことが好ましい。
【００３１】
図５には、装置本体２０の更に詳細な回路ブロック図が示され、図６には、超音波探触子１８の更に詳細な回路ブロック図が示されている。なお、図５、図６は、図１と同様に８個の振動素子１４(1)〜１４(8)を有する場合を示している。また、図７〜９は、送受される信号のタイミングチャートを示したものである。以下、回路ブロック図とタイミングチャートを用いて、詳細な動作説明を行う。なお、図５，６の構成において、伝送ケーブル１２は、前述した送受波伝送用の共用信号線１２ａ以外に、クロック（CLOCK）信号線１２ｂ、リセット（RESET）信号線１２ｃ、電源供給線１２ｄ等の制御線を含んでいる。
【００３２】
まず、装置本体２０内の同期信号発生回路４２からクロック信号ａとリセット信号ｂを発生し、装置本体２０側のバイナリーカウンタ４４ａに入力する。バイナリーカウンタ４４ａからの出力は、デコーダー４６ａによって、信号ｃ〜ｊになる。この信号ｃ〜ｊが“Ｌ”の時間だけスイッチアレイ３２ｂのそれぞれのスイッチ▲１▼〜▲８▼をオンする。そして、図示しないパルス発生器から送波信号として送出される図５に示す送信用トリガパルス（1）〜（8）がバッファアレイ４８を介してスイッチアレイ３２ｂに入り、スイッチ▲１▼〜▲８▼のオンしている期間に相当する電圧がコンデンサ５０に蓄えられ保持される。つまり、図７の中段以下に示す波形において、振動素子１４(1)〜１４(8)に対応して太線で示す時間に相当する電圧がコンデンサ５０に蓄えられる。スイッチアレイ３２ｂの各スイッチ▲１▼〜▲８▼は、図７のタイミングチャートの信号ｃ〜ｊに見られるように、リセット信号ｂが到来するごとに、各チャンネルで１回だけスイッチをオンする。
【００３３】
時々刻々変化するコンデンサ５０の変化端子電圧は、バッファ５２、ダイオード５４を経て、伝送ケーブル１２の共用信号線１２ａに送られる。つまり、超音波探触子１８に超音波パルスを発生させるための送波信号を、伝送前に各振動素子１４(1)〜１４(8)に対応して時分割的に区切られたチップとして伝送することになる。チップに分解された送波信号の波形を図７の波形ｋで示す。
【００３４】
波形ｋは、図６に示す超音波探触子１８側のダイオード５６、ドライバ５８を経由し、スイッチアレイ３０ｂに供給される。このスイッチアレイ３０ｂは、装置本体２０側の同期信号発生回路４２から供給されるクロック信号ａとリセット信号ｂにより動作するバイナリーカウンター４４ｂ及びデコーダー４６ｂによって供給される信号ｃ〜ｊ（図８参照）によって、その信号が”Ｌ”の間だけスイッチアレイ３０ｂのスイッチ▲１▼〜▲８▼を選択的にオンする。そして、オンの時間に相当する電圧がコンデンサ６０に蓄積保持される。
【００３５】
ナイキストフィルター付きのパルスアンプアレイ６２は、リセット信号ｂの「１／周期」が図５の送信用トリガパルスが持っている周波数成分の２倍以上であれば、公知のサンプリング定理から図５の送信用トリガパルスと全く相似の波形（図８の下段）を振動素子１４(1)〜１４(8)に対して生成することができる。そして、各振動素子１４(1)〜１４(8)は、図８の下段の波形の太線で示す時間に対応する時間だけ励振され超音波パルスを送信して、全体として、図１０の構成で送波できる超音波パルスと同じ超音波パルスを送波することになる。なお、ナイキストフィルターとは、１／２周期にカットオフ周波数があるローパスフィルタである。
【００３６】
このように、超音波パルスを発生させるための送波信号を各振動素子１４(1)〜１４(8)に対応して時分割的に区切ってチップ化し、伝送ケーブル１２内の共用信号線１２ａを利用して順次超音波探触子１８側に個別伝送し、伝送されたチップ化された送波信号を順次所定の振動素子１４(1)〜１４(8)に供給し超音波パルスを合成することにより、従来と同様な超音波パルスの送信制御を最低１本の信号線で行うことが可能となる。なお、図５のスイッチアレイ３２ｂが、超音波パルスを発生させるための送波信号を各振動素子に対応して時分割的に区切ってチップ化し、伝送ケーブル１２内の共用信号線１２ａを利用して順次超音波探触子１８側に個別伝送する本体側時分割送信回路に相当し、図６のスイッチアレイ３０ｂが伝送されたチップ化された送波信号を順次所定の振動素子に供給し超音波パルスを合成する探触子側合成回路に相当する。
【００３７】
次に、複数の各振動素子１４(1)〜１４(8)で構成されたアレイ振動子１４から送波され、生体で反射してきた超音波パルスの受波について説明する。
【００３８】
アレイ振動子１４の各振動素子１４(1)〜１４(8)で受波した超音波パルス（超音波エコー信号）は、ヘッドアンプアレイ６４のそれぞれのアンプに振動素子１４(1)〜１４(8)ごとに入力され振幅を増強した後、スイッチアレイ３０ａの各スイッチ▲１▼〜▲８▼に入力される。このスイッチアレイ３０ａも前述したバイナリーカウンター４４ｂとデコーダ４６ｂから与えられる信号ｃ〜ｊにより他のスイッチアレイと同じタイミングで動作する。その結果、図９の超音波エコー信号の波形の太線で示される時間だけオンして、波形のサンプリングが行われる。そして、オンの時間に相当する電圧がコンデンサ６６に蓄積保持される。コンデンサ６６の時々刻々変化する端子電圧は、バッファ６８、ダイオード７０を経由して、伝送ケーブル1２の共用信号線１２ａ（送信用トリガパルスのチップを伝送したものと同じ信号線）に送られる。つまり、振動素子１４(1)〜１４(8)で受波された超音波パルス（超音波エコー）が各振動素子１４(1)〜１４(8)に対応して時分割的に区切られたチップとして伝送される。チップに分解された超音波エコー信号（受波信号）の波形を図９の波形ｍで示す。
【００３９】
波形ｍは、ダイオード７２、バッファ７４を経由して、スイッチアレイ３２ａに供給される。スイッチアレイ３２ａは、図５におけるバイナリーカウンター４４ａ、デコーダ４６ａと全く同じクロック信号ａとリセット信号ｂにより発生する信号ｃ〜ｊによって、その信号ｃ〜ｊの“Ｌ”時間だけ対応するスイッチ▲１▼〜▲８▼をいずれか１つをオンする。そして、オンの時間に相当する電圧がコンデンサアレイ７６の対応するコンデンサに蓄積保持される。この時、リセット信号ｂの「１／周期」が図５の超音波パルス（超音波エコー信号）が持っている周波数成分の２倍以上あれば、公知のサンプリング定理から超音波エコー信号と全く相似の波形を生成することができる。その後、図１に示すように、サンプルホールド回路、ディレイ回路、加算回路等を経て、超音波画像作成のための公知の信号処理が行われる。
【００４０】
なお、図６においては、ヘッドアンプアレイ６４を超音波探触子１８側に設け、受波した信号を増幅してから共用信号線１２ａに供給し伝送しているので、共用信号線１２ａを通過する信号は所定強度に増幅され安定的に伝送される。一方、図１に示すように、装置本体２０側にヘッドアンプ２４を設け、伝送後に増幅するようにすると、ヘッドアンプはアレイ化する必要がなく、回路のシンプル化が可能であるが、その反面共用信号線１２ａを通過する信号が微弱になる可能性が生じるので、超音波診断装置１０の構成やコストに応じて、回路構成を適宜選択することが望ましい。
【００４１】
このように、受波した受波信号、すなわち超音波パルス（超音波エコー信号）を各振動素子１４(1)〜１４(8)に対応して時分割的に区切ってチップ化し、共用信号線１２ａを介して伝送し、そのチップ化された受波信号を順次合成して超音波画像を形成する超音波エコー信号にすることにより、従来と同様な超音波パルスの受波制御を最低１本の共用信号線１２ａで行うことが可能となる。なお、図６のスイッチアレイ３０ｂが探触子側時分割送信回路に相当し、図５のスイッチアレイ３２ａが伝送されたチップ化された受波信号を順次合成して超音波画像を形成する超音波エコー信号にする本体側合成回路に相当する。
【００４２】
以上説明したように、各スイッチアレイを連動して動作させることにより、必要最小限の共用信号線１２ａによりチップ化した信号の伝送をスムーズに行うことが可能となり、超音波探触子１８と装置本体２０とを接続する伝送ケーブル１２の細径化と軽量化を容易に行うことができる。なお、前記細径化は伝送ケーブル１２の柔軟性の向上にも寄与し、超音波探触子１８の使い勝手の向上に繋がる。
【００４３】
図５、図６の説明では、図１と同様にリニア状に配列して８個の振動素子１４(1)〜１４(8)について説明したが、図３，４に示すように、マトリックス状に配列した振動素子に関してもアレイスイッチの数を増加することにより同様な制御を行うことが可能で、同様な効果を得ることができる。
【００４４】
また、図５，６の回路構成は一例であり、超音波探触子と装置本体との間で受け渡しされる送波信号及び受波信号が、伝送前に各振動素子に対応して時分割的に区切られてチップ化され、各チップが、伝送ケーブル内の共用信号線を利用して順次伝送される構成であれば、回路構成を適宜変更可能でり、同様な効果を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、送波信号や受波信号は、超音波探触子と装置本体との間を接続する伝送ケーブルを介して伝送される前に、チップ化され各振動素子毎に順次伝送ケーブル内の共用信号線を介して伝送される。その結果、伝送ケーブルの信号線の本数の低減が可能で、伝送ケーブルの細径化、軽量化を行うことができる。そして、超音波探触子の使い勝手の向上を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置の伝送ケーブルを中心とした受波回路を説明する部分概略構造図である。
【図２】  図１に示す本実施形態の超音波診断装置の信号伝送時のタイミングチャートである。
【図３】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置において、振動子アレイが２次元マトリックス状に配置される場合の各振動素子とスイッチアレイと共用信号線の関係を説明する説明図である。
【図４】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置において、振動子アレイが２次元マトリックス状に配置される場合の各振動素子とスイッチアレイと選択スイッチと共用信号線の関係を説明する説明図である。
【図５】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置の装置本体の詳細な回路ブロック図である。
【図６】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置の超音波探触子の詳細な回路ブロック図である。
【図７】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置の装置本体において、チップ化された送信用トリガパルス（送波信号）を説明するタイミングチャート図である。
【図８】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置の超音波探触子において、送信したチップ（送波信号）に基づいて再生された送信用トリガパルスを説明するタイミングチャート図である。
【図９】  本発明の実施形態に係る超音波診断装置の超音波探触子において、受波した超音波パルス（超音波エコー信号）のチップ化を説明するタイミングチャート図である。
【図１０】  従来の超音波診断装置の伝送ケーブルを中心とした受波回路を説明する部分概略構造図である。
【符号の説明】
１０  超音波診断装置、１２  伝送ケーブル、１２ａ  共用信号線、１４  アレイ振動子、１４(1)〜１４(8)  振動素子、１６  プローブハウジング、１８  超音波探触子、２０  装置本体、２２  コネクタ、２４  ヘッドアンプ、２６  ディレイ回路、２８  加算回路、３０  探触子側時分割送信回路、３０ａ，３２ａ  スイッチアレイ、３２  本体側合成回路、３４  サンプルホールド回路。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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