JPH0454457B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は、超音波流速計ドプラ音発生部に係
り、ドプラ信号の周波数を変換し、出力する方式
に関する。

(b) 技術の背景 本発明に関連する超音波ドプラ血流計は、超音
波を測定波として被検体内の血流に照射し、血球
等からの反射波と、上記測定波との周波数差を検
出することにより、血流状態を計測するものであ
る。上記検出した反射波と測定波との周波数差を
表す信号を音響出力にすれば、測定者は被検体の
血流を、デイスプレイを見ることなく聴覚で検知
でき、超音波ドプラ血流計の操作が容易となる。

然して、近年、心臓、大動静脈のみならず、細
い血管中の血流状態の検出が要求されるようにな
り、細い血管中等の微少な領域での血流状態を検
知するには、測定波の周波数を上げる必要があ
る。具体的には、５〜40MHzの周波数が用いられ
る。

然し、測定波の周波数を上げることにより、測
定波と反射波との周波数変位（ドプラ信号周波
数）も大きくなり、上記ドプラ信号周波数が可聴
周波数以上となる場合がある。

従つて、上記音響出力信号は、測定者に聞き取
れる可聴領域とし、耳ざわりでなく、且つ出力音
の変化を聞き取れるものとする必要があつた。

(c) 従来技術と問題点 従来、ドプラ信号を音響信号に変換する方法と
して、第１図に示す周波数変換手段を用いてい
た。第１図において、１０ａ，１０ｂは入力デー
タを一時記憶した後、順次出力するFIFOバツフ
アの如き機能を有する遅延回路、１１はアナログ
データセレクタ、１２ａ，１２ｂはデイジタルデ
ータセレクタ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それ
ぞれ周波数がｆ１，ｆ２，ｆ３であるデイジタル
信号（クロツク）を発生する発振器である。

本周波数変換手段の詳細については、特願昭56
−135190において開示されているので、詳細な説
明は省略するが、ここで開示されている内容を要
約すると、以下の通りとなる。

即ち、上記発振器（クロツク）の周波数は、ｆ
１＞ｆ２（例えば、ｆ２＝1/4ｆ１）であつて、
ｆ３は上記遅延回路１０ａ，１０ｂに対して、書
き込みと読み出しとを切り替えるクロツクであつ
て、且つアナログデータセレクタ１１を制御し
て、遅延回路１０ａ，１０ｂを交互に切り替え
て、遅延回路出力を次のアナログ増幅器（図示せ
ず）に送出する為のものである。

本周波数変換手段においては、ドプラ信号をｆ
１のクロツクタイミングでサンプリングして、そ
の出力を、上記２つの遅延回路１０ａ，１０ｂ
に、それぞれｆ１，ｆ２のクロツクタイミング
で、ｆ３のクロツクタイミングの半サイクル間蓄
積し、ｆ１のクロツクタイミングで蓄積した遅延
回路１０ａが一杯になつた所で、次の半サイクル
で該遅延回路１０ａの内容をｆ２のクロツクタイ
ミングで、アナログデータセレクタ１１を制御し
て、出力する。具体的には、遅延回路１０ａに蓄
積されているサンプリングデータの1/4を出力す
る。

そして該遅延回路１０ａの出力信号を出力して
いる間に、今度は遅延回路１０ｂに対して、ドプ
ラ信号をｆ１のクロツクタイミングでサンプリン
グして蓄積するように、動作を切り替えるように
制御される。

以下同じ動作を繰り返して、ｆ１のクロツクタ
イミングで取り込んだドプラ信号を、ｆ２のクロ
ツクタイミングでアナログデータセレクタ１１を
通して出力するように制御している。

従つて、ｆ１とｆ２を予め設定することによ
り、所望の周波数変換を行うことができる。そし
て、ｆ２で読み出した出力信号が可聴周波数とす
ることにより、ドプラ信号を常に可聴周波数領域
内の信号で音響出力することができる。

この時、遅延回路１０ａ，１０ｂの出力を切り
替える為のクロツクｆ３は、該切り替え動作によ
つて発生する切り替え雑音が耳ざわりでなく、且
つドプラ信号を読み取つて出力する応答時間が余
り遅くならない範囲で、低い周波数（例えば、30
Hz）が選択される。

然しながら、この従来方式においては、第１図
から明らかな如く、回路が複雑であり、上記切り
替え雑音の他に、切り替え時の位相のずれ（常
に、同じ位相で切り替わるとは限らない）に伴う
雑音（この雑音は、所謂高調波雑音ではないの
で、結果として周波数分散を起こす）が発生する
問題があつた。

(d) 発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み、簡単な回路
で、且つ従来方式において発生した切り替え時の
位相ずれに伴う雑音（即ち、周波数分散）のない
鮮明なドプラ音を聞くことのできる周波数変換回
路を提供することを目的とするものである。

(e) 発明の構成 そしてこの目的は、本発明によれば、一定周波
数の超音波である測定波を媒体に照射し、該媒体
からの反射波を受信して、上記測定波と上記反射
波との周波数変位を検出し、該検出した周波数変
位に応じた周波数変位信号を出力する周波数変位
検出手段と、上記周波数変位信号を音響信号に変
換して、媒体の動作に対応する音響信号出力手段
とを有する超音波流速計であつて、上記周波数変
位信号を可聴周波数領域内の信号に変換する周波
数変換手段を設けた超音波流速計のドプラ音発生
部において、ドプラ信号の周波数成分と、振幅成
分を分離し、該分離した周波数を低減した後、両
者を再合成する回路を提供することによつて達成
され、ドプラ解析されたドプラ信号を、人の聞く
ことが可能な可聴周波数帯域で、時間遅延、周波
数分散を殆ど伴わないドプラ音を聞くことができ
る利点がある。

(f) 発明の実施例 先ず、本発明の主旨を要約すると、本発明は、
ドプラ検出回路の出力（即ち、ドプラ信号）を周
波数成分と振幅成分とに分離し、周波数成分を分
周等の手段によつて低減し、その後再合成を行つ
て、デイジタル／アナログ変換の後に、フイルタ
をかけることにより所望のドプラ音を得ようとす
るものである。

以下本発明の実施例を図面によつて詳述する。
第２図は本発明の一実施例をブロツク図で示した
図であり、第３図は標本化されたドプラ信号の周
波数を1/4にする場合について、第２図の各部の
デイジタル信号波形を示した図である。

図面において、２１は絶対値回路（ABS）で、
具体的には、符号ビツトと各データとの排他的論
理和演算を行うことにより絶対値が得られる。但
し、負の符号の時は、１の補数をとることにな
り、標本化されたドプラ信号値が１だけ小さい値
になるが実質上の問題はない。２２は周波数変換
器（f.conv）で、符号ビツトの分周を行う。２３
は符号の付け替えを行う乗算器（mult）で、具
体的には絶対値回路（ABS）２１の出力と、周
波数変換器（f.conv）２２の出力（符号ビツト）
との排他的論理和をとることにより乗算結果が得
られる。この場合も、符号ビツトが負の場合は、
標本化されたドプラ信号値は１だ小さい値となる
が、実質上の問題はない。２４はロウパスフイル
タ（LPF）である。

以下、第３図を参照しながら、第２図につい
て、本発明の実施例を説明する。

今、標本化されたドプラ信号INは、符号ビツ
トのデータの２つに分離され、一方のデータは絶
対値回路（ABS）２１において、絶対値がとら
れ、乗算器（mult）２３に入力される。（これ
が、第３図におけるABS出力である） 他方の符号ビツトは、例えば２進カウンタの如
き分周回路によつて、1/4周期のデイジタル信号
に変換され、乗算器（mult）２３に入力される。
（これが、第３図におけるf.conv出力である） 乗算器（mult）２３においては、絶対値回路
（ABS）２１の出力と、周波数変換器（f.conv）
２２の出力とが、上記の「符号の付け替えを行う
乗算」がおこなわれ、第３図で示したmult出力
が得られることになる。

該mult出力をロウパスフイルタ（LPF）２４
を通して波形整形を行うことにより、所望のドプ
ラ音声出力を 実際に、ドプラ音を出力する為に
は、デイジタル／アナログ変換を行う必要がある
が、これはロウパスフイルタ（LPF）２４の前
に置けば良い。

(g) 発明の効果 以上、詳細に説明したように、本発明の超音波
流速計ドプラ音発生装置は、標本化されたドプラ
信号を符号ビツトとデータとに分離し、データは
絶対値回路（ABS）で絶対値データに変換され、
符号ビツトは周波数変換器（f.conv）で、例えば
１／４に分周され、それぞれの出力信号を乗算器
（±１の乗算）で合成して、分周されたドプラ信
号を得て後、デイジタル／アナログ変換を行つて
ロウパスフイルタ（LPF）を通して、可聴帯域
のドプラ音を得ることができるように構成されて
おり、絶対値回路（ABS）、乗算器（mult）は排
他的論理和回路、周波数変換器（f.conv）は１個
若しくは、複数個のフリツプフロツプ等、小量の
ハードウエアにて実現できる他、従来方式におい
て発生した時間遅れ、周波数分散を無くすことが
できるので、製品の経済化、医療診断の高信頼化
が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式におけるドプラ信号の周波数
変換方式をブロツク図で示した図、第２図は本発
明の一実施例をブロツク図で示した図、第３図は
ドプラ信号の周波数を1/4にする場合について、
第２図の各部の信号波形を示した図である。 図面において、１０ａ，１０ｂは遅延回路、１
１はアナログデータセレクタ、１２ａ，１２ｂは
デイジタルデータセレクタ、１３ａ，１３ｂ，１
３ｃは発振器、２１は絶対値回路（ABS）、２２
は周波数変換器（f.conv）、２３は乗算器
（mult）、２４はロウパスフイルタ（LPF）、INは
標本化されたドプラ信号、をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一定周波数の超音波である測定波を媒体に照
   射し、該媒体からの反射波を受信して、上記測定
   波と上記反射波との周波数変位を検出し、該検出
   した周波数変位に応じた周波数変位信号を出力す
   る周波数変位検出手段と、上記周波数変位信号を
   音響信号に変換して、媒体の動作に対応する音響
   信号出力手段とを有する超音波流速計であつて、
   上記周波数変位信号を可聴周波数領域内の信号に
   変換する周波数変換手段を設けた超音波流速計の
   ドプラ音発生部において、ドプラ信号の周波数成
   分と、振幅成分を分離し、該分離した周波数を低
   減した後、両者を再合成する回路を有することを
   特徴とする超音波流速計ドプラ音発生装置。