JPH02111351A - 超音波診断装置用送受信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波診断装置用送受信回路、特に被検体内か
らの反射エコーから断層像信号とドプラ偏移信号を取り
出して被検体内の断層像と運動状態の両者を画面上に表
示するための超音波診断装置用送受信回路に関する。

［従来の技術］ 生体などの被検体内にパルス超音波ビームなどを放射し
て、断層像を画像表示するとともに、運動する反射体、
例えば心臓血流の状態を表示する超音波診断装置が周知
である。前記断層像は、反射エコーの減衰分布から求め
られ、また運動状態は反射エコーが受けたドプラ効果を
超音波キャリア周波数の周波数偏移として検出すること
により求められるものである。

第４図には、このような超音波診断装置おいて、ドプラ
偏移信号（ドプラ信号）を良好に取り出すようにした従
来の送受信回路が示されており、超音波送信信号を出力
する送信回路１０には、超音波を発生する振動子１２が
接続される。前記送信回路１０は、一定の繰返し周期で
形成される超音波励振信号をパルス信号として、振動子
１０にケ−プル１４を介して出力しており、このパルス
信号によって振動子１２を駆動することにより、超音波
は一定周期ごとに被検体内に放射される。

また、前記振動子１０には受信回路１６が接続され、こ
の振動子１０と受信回路１６との間にはドプラ信号用の
インダクタンスコイル１８が並列に接続される。このイ
ンダクタンスコイルエ８は、受信信号を狭帯域で検出す
るために設けられており、振動子１２に入力されたドプ
ラ信号は狭帯域で感度よく受信されることになり、これ
によって運動情報を良好に画像表示することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記振動子１０で被検体内の形態的情報
として同時に受信される断層像信号は、分解能を高める
ことから広帯域で信号を受信する必要があり、一方運動
情報を画像表示するドプラ偏移信号は、感度を優先させ
ることから狭帯域で信号を受信する必要があり、従来で
はいずれかの情報を犠牲にしなければならないという問
題があった。

すなわち、ドプラ偏移信号はドプラ効果として現れるキ
ャリア周波数（超音波周波数）の周波数偏移信号であり
、所定のキャリア周波数近傍の特定された狭い範囲の信
号を感度よく受信することが好ましい。

従って、運動状態をも同時に画像表示する従来装置では
、前記ドプラ信号用のインダクタンスコイル１８を設け
て狭帯域の信号を受信するようにしているが、その反面
、断層像の分解能が低下することとなり、断層像を重要
視する診断では画質の点で問題があった。

また、このような点に着目してインダクタンスコイル１
８を選択的に切り換えて、運動状態の表示を重要視する
診断を行うときだけ用いるようにすることも行われてい
る。しかし、この切換えは手動などのスイッチで行うた
め、時間的にずらして断層像と運動状態とを別個に画像
表示する場合はよいが、両者を同時に画像表示する場合
には最大で２５０μｓｅｃの速度で切換えが行われるの
で、走査切換え速度に応じてドプラ信号用コイル１８の
切換えを行うことはできなかった。

発明の目的 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、断層像と運動状態との両者を良好な状態で画
像表示することのできる超音波診断装置用送受信回路を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、振動子にて超音
波を被検体内に送信し、被検体内の反射エコーから断層
像信号とドプラ偏移信号を受信し、被検体内情報を画像
表示するための超音波診断装置用送受信回路において、
前記振動子と受信回路との間に並列に接続されドプラ偏
移信号を狭帯域で受信するためのドプラ信号用のインダ
クタンスコイルと、このインダクタンスコイルと直列に
接続された低抵抗のスイッチング素子と、このスイッチ
ング素子を高速で切換え制御するスイッチ制御回路と、
を設け、断層像信号は広帯域でドプラ偏移信号は狭帯域
で高速に切換え選択して受信できるようにしたことを特
徴とする。

なお、前記スイッチング素子はインダクタンスコイルを
接続した場合のＱ値の関係から低抵抗のもの、例えばダ
イオードなどを用いることが必要となる。

［作用］ 以上の構成によれば、スイッチング素子がスイッチ制御
回路により高速に切り換えられ、制御信号に基づいてイ
ンダクタンスコイルの回路への接続が切り換えられる。

すなわち、断層像信号を受信する場合にはインダクタン
スコイルは未接続となり、ドプラ信号を受信する場合に
はインダクタンスコイルが接続されることになり、断層
像信号は広帯域で、ドプラ信号は狭帯域で受信すること
ができる。

また、この場合スイッチ制御回路が高速で動作するので
、実時間で断層像信号とドプラ信号とを受信することが
できる。

なお、前記スイッチング素子とスイッチ制御回路の代わ
りにトランジスタなどを用い、スイッチ制御回路を用い
ることなくトランジスタによりインダクタンスコイルの
受信回路への切換え制御を行うことも可能である。しか
し、このトランジスタなどの場合はそれ自体の抵抗が高
いので、回路のＱ値が低下してインダクタンスコイルを
接続した意味がなくなることになる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、本発明に係る超音波診断装置用送受信回路
の主要もが成が示されており、送信回路１０からドプラ
信号用のインダクタンスコイル１８までの部材は従来の
ものと同一である。

本発明において特徴的なことは、受信回路へのインダク
タンスコイル１８の接続を断層像信号受信時とドプラ信
号受信時とで高速に切り換えできるようにしたことであ
り、このために、スイッチング素子２０とスイッチ制御
回路２２とを設けている。

すなわち、振動子１２と受信回路１６との間に並列に接
続されているインダクタンスコイル１８にスイッチング
素子２０が直列に接続されており、実施例ではスイッチ
ング素子２０としてダイオードを用い、このアノード端
子がインダクタンスコイル１８に接続される。前記スイ
ッチング素子２０としては、回路のＱ値を高く保つため
に低抵抗のものを用いる必要があり、この意味でダイオ
ードが最適なものとなる。

そして、このスイッチング索子２０を高速で制御するた
めのスイッチ制御回路２２が前記スイッチング素子２０
のカソード端子に接続され、一方他系統への電流の漏れ
込みを防ぐために、コンデンサ２４がスイッチング素子
２０に直列で、スイッチ制御回路２２に対して並列に接
続される。

前記スイッチ制御回路２２は、２個のトランジスタ”　
ｒｌ’　Ｔｒ２を抵抗ｒｉ、ｒ２を介して直列接続し、
両端に５Ｖの電圧をかけており、前記２個のトランジス
タＴｒｌ’　”　ｒ２の中間点（端子Ｚ）から電圧を取
り出すように構成する。

これによれば、端子Ｃから切換えのタイミング信号を供
給することにより、トランジスタＴ　がｌ オン、トランジスタ”ｒ２がオフされると、Ｂ端子に５
Ｖの電圧かけられているので、トランジスタＴｒｌを介
して中間端子Ｚから５Ｖの電圧信号が出力される。逆に
、トランジスタＴｒ１がオフ、トランジスタＴｒ２がオ
ンされると、トランジスタＴｒ２がアース側に接続され
るので、中間端子ＺからＯＶの電圧信号が出力されるこ
とになる。

このようなスイッチ制御回路２２の切換え速度は、回路
の時定数で定められることになるが、この場合の時定数
は実施例ではトランジスタの内部抵抗と抵抗ｒ１とを加
算した抵抗が３Ω程度であるので約０．０３μｓｅｃと
なる。従って、高速に動作し、ＯＶから５Ｖで変化する
切換え制御信号をスイッチング素子２０に供給できるこ
とになり、前述したような２５０μｓｅｃ程度の速度の
切換えにも十分に対応できることになる。

実施例は以上の構成から成り、以下にその作用を説明す
る。

第１図において、送信回路１０からは送信パルス信号が
振動子１２に供給され、この振動子１２からは前記送信
パルスに従って超音波パルスを被検体に出力しており、
一方この振動子１２により被検体内から反射する反射エ
コーを受信することにより、被接体内から断層像信号及
びドプラ信号を検出する。

この場合、前記振動子１２の両端、すなわち図のＸ端子
−Ｙ端子間の電圧ｖ１として、グランドレベル（Ｏｖ）
に対してダイオードから成るスイッチング素子２０の順
方向電圧降下分Ｖ、の電圧が受信回路１６により与えら
れている。

そして、このスイッチング素子２０のカソード側には、
第２図に示されるように、スイッチ制御回路２２からＯ
Ｖから５Ｖで変化する切換え制御信号が出力され、これ
によりインダクタンスコイル１８の回路への接続切換え
が行われる。

すなわち、第２図の切換え制御信号において、スイッチ
ング素子２０のカソード側であるスイッチ制御回路２２
側のＺ端子の電圧Ｖ２が０■となると、アノード側の電
位がカソード側に対してｖＦだけ高くなってスイッチン
グ素子２ｏは導通状態（オン）となる。従って、インダ
クタンスコイル１８は振動子１２と並列に接続されるこ
とになり、これによって共振回路が形成される。

一方、スイッチ制御回路２２側のＺ端子の電圧ｖ２が５
ｖとなると、カソード側の電位がアノード側の電位Ｖ　
　（Ｘ端子の電圧Ｖ１）より高くなるので、スイッチン
グ素子２０は逆方向電圧が加わって非導通状態（オフ）
となり、これによりインダクタンスコイル１８は未接続
の状態となる。

このようにして、スイッチ制御回路２２からの制御信号
によりスイッチング素子２０がオン・オフされ、このオ
ン・オフ動作が高速に行われるので、インダクタンスコ
イル１８の選択的な切換え接続は高速に行われる。そう
して、断層像信号はインダクタンスコイル１８が未接続
状態で受信され、ドプラ信号はインダクタンスコイル１
８が接続状態で受信されることになる。

なお、コンデンサ２４はドプラ信号を受信する際にイン
ダクタンスコイル１８と同時に回路に接続されることに
なり、このコンデンサ２４によって他系統への高周波の
漏れ込みを防止することができる。

実施例では、スイッチング素子２０としてダイオードを
用いているが、このダイオードによれば抵抗成分が少な
いので、回路のＱ値を良好な値に保つことができ、ドプ
ラ信号を狭帯域で受信することが可能となるという利点
がある。従って、本発明ではダイオードの代わりにＦＥ
Ｔなどのトランジスタを用いるとも可能であるが、この
場合には抵抗値の小さいものを用いる必要がある。

また、前述のように本発明によればスイッチング素子２
０の逆方向電圧は低電圧でよいので、低電圧の制御信号
によりインダクタンスコイル１８の接続の切換えを良好
に行うことができ、更にこのような構成によりスイッチ
制御回路２２を含むスイッチングコントロール回路とし
ては簡単な構成とすることが可能となる。

このようにして、受信時においてはインダクタンスコイ
ル１８の選択的な接続により良好な画像信号が受信でき
ることになるが、この切換え動作は送信時において何ら
の問題も生じさせない。

すなわち、送信パルスは、第３図に示されるように、電
圧Ｖ　から−ｖ３の変化のある信号となっでいるが、従
来ではインダクタンスコイル１８を送信時においても接
続していたので、不要な振動をおこさせるという問題が
あった。しかし、本発明は前記送信パルスに対してはス
イッチング素子２０が非導通状態となるようにしており
、インダンタンスコイル１８は送信時においては接続さ
れていない場合と等価となる。従って、インダクタンス
コイル１８の存在により送信信号に不要な尾引き状態を
生じさせることもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ドプラ信号用の
インダクタンスコイルを選択的に切り換えて受信回路に
接続するようにしたので、断層像信号を受信する際には
インダクタンスコイルの影響を受けることなく、断層像
信号及びドプラ信号の両者を良好に受信することが可能
となる。

また、前記切換えはスイッチ制御回路により高速で行う
ので、断層像信号とドプラ信号との切換えを高速で行え
、両者の実時間の情報を同時に画像表示することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波診断装置用送受信
回路の概略構成を示す回路ブロック図、第２図は本発明
のスイッチ制御回路から出力される切換え制御信号を示
す図、 第３図は送信回路から出力される送信信号を示す図、 第４図は従来の送受信回路の概略構成を示す回路ブロッ
ク図である。 １０　・・・　送信回路 １２　・・・　振動子 １６　・・・　受信回路 １８　・・・　インダクタンスコイル ２０　・・・　スイッチング素子 ２２　・・・　スイッチ制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動子にて超音波を被検体内に送信し、被検体内
   の反射エコーから断層像信号とドプラ偏移信号を受信し
   、被検体内情報を画像表示するための超音波診断装置用
   送受信回路において、前記振動子と受信回路との間に並
   列に接続されドプラ偏移信号を狭帯域で受信するための
   ドプラ信号用のインダクタンスコイルと、このインダク
   タンスコイルと直列に接続された低抵抗のスイッチング
   素子と、このスイッチング素子を高速で切換え制御する
   スイッチ制御回路と、を設け、断層像信号は広帯域でド
   プラ偏移信号は狭帯域で高速に切換え選択して受信でき
   るようにしたことを特徴とする超音波診断装置用送受信
   回路。