JPH0568258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超音波診断装置に係り、特に超音波
振動子に駆動パルスを供給するパルサー回路に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、超音波診断装置においては、圧電素子
等の超音波振動子を被検体に近付けておいて、こ
れにごく短時間だけＭHz帯の高周波交流電圧を印
加し、振動子からパルス超音波を放射させてい
る。ここで、被検体が均一媒体であると、この中
を直進的に伝搬し、所定の時間の後、異なる音響
インピーダンスを有する組織の境界面があると、
そこで一部が反射し、一部は透過する。この反射
波を振動子で受信し、超音波の速度と往復して返
つてくる超音波パルスとにより、振動子から境界
面までの距離が測定される。

そして、ラジアル走査方式の診断装置では、振
動子は被検体の断面内で回転されている。振動子
が１回転する毎にｎ回振動子により超音波パルス
を送受信することにより、振動子を中心とした円
を角度方向にｎ等分した走査線が得られ、これに
より被写体の画像が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、従来は超音波振動子を具備するプロー
ブと、超音波振動子に駆動パルス（高周波交流電
圧）を印加するとともに振動子から得た反射超音
波信号から画像を形成する電気回路部分は別体に
なつている。また、超音波振動子は被検体によつ
て種類が異なつている。種類としては、例えば共
振周波数があるが、超音波振動子の駆動パルスの
最適なパルス幅はそれぞれの持つ共振周波数によ
り異なつている。

ところが、電気回路部分は高価なこともあり、
従来は全てのプローブに対して同一のものが使用
されている。このため、接続されるプローブの種
類によつては、最適のパルス幅の駆動パルスを超
音波振動子に供給できない場合があつた。共振周
波数ち応じていないパルス幅の駆動パルスで超音
波振動子を駆動すると、厚み振動以外のモードの
振動も発生してしまう欠点がある。

この発明は上述した事情に対処すべくなされた
もので、その目的は超音波振動子の共振周波数が
異なつても、常に最適なパルス幅の駆動パルスで
超音波振動子を駆動できる超音波診断装置を提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による超音波診断装置は超音波振動子を
回転させる回転手段と、前記超音波振動子から送
波され被検体で反射された超音波の受信信号を処
理する信号処理手段とを備えた調音波診断装置に
おいて、前記超音波振動子の回転に同期した同期
信号を発生する同期信号発生手段と、共振周波数
の異なる複数の超音波振動子各々の駆動に適した
パルス幅を有する駆動信号を出力する複数の駆動
信号出力手段と、前記同期信号発生手段から出力
される同期信号を前記複数の駆動信号出力手段の
いずれかに選択的に入力させる切換え手段とを具
備し、前記駆動信号出力手段は前記同期信号に同
期して駆動信号を発生することを特徴とする。

〔作用〕

本発明による超音波診断装置によれば、種々の
パルス幅の駆動信号を発生する複数の駆動信号発
生手段を設けておいて、使用する超音波振動子の
共振周波数に応じていずれか１つの駆動信号発生
手段を選択し、選択された駆動信号発生手段に対
してのみ同期信号が供給され、この駆動信号発生
手段のみが同期信号に同期して超音波振動子を駆
動する。そのため、超音波振動子の共振周波数が
変わつても常に最適なパルス幅の駆動パルスで超
音波振動子を駆動できる超音波診断装置を提供で
きる。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明による超音波診断
装置の一実施例を説明する。ここでは、超音波振
動子を有するプローブを取換えて超音波振動子を
切換えるのではなく、プローブ内に一体的に走査
される複数の超音波振動子を設けておいて、電気
的に超音波振動子を切換えるとする。これによ
り、被検体に応じてその都度プローブを取換える
ことなく超音波振動子を切換えることができると
いう利点がある。勿論、それぞれ共振周波数の異
なる超音波振動子を有する複数のプローブを設け
ておいて、被検体に応じてプローブを取換えるこ
とにより超音波振動子を切換えてもよい。実施例
としては、内視鏡（フアイバースコープ）の挿入
部の先端に一体的に走査される複数の超音波振動
子を内蔵した超音波内視鏡装置を説明する。

第１図は第１実施例の構成を示す概略図であ
る。共振周波数の異なる２つの超音波振動子（圧
電素子）１２，１４が振動子固定部材１６に固定
される。振動子固定部材１６は超音波振動子１
２，１４が固定されている端部と反対側の端部で
モータ１８により回転される。これにより、超音
波振動子１２，１４は一体的に回転される。振動
子固定部材１６は内視鏡の挿入部内に挿入され、
被検体をラジアル走査する。超音波振動子１２，
１４は振動子固定部材１６の円周方向の異なる場
所に固定されているので、超音波振動子１２，１
４は所定の位相差（例えば、180℃）をもつて回
転される。

モータ１８にはロータリエンコーダ２０が接続
され、ロータリエンコーダ２０の出力がエンコー
ダ制御回路２２に供給される。ロータリエンコー
ダ２０はモータ１８の回転に同期してパルスを、
例えば１回転毎に256個の同期パルスを発生する。
モータ１８の回転速度はエンコーダ制御回路２２
により制御される。エンコーダ制御回路２２はロ
ータリエンコーダ２０から供給される同期パルス
の立上がりと立下がりのエツジでパルス（１回転
の間に512個）を発生させ、これを振動子を振動
させるためのタイミング信号として観測装置２４
に供給する。エンコーダ制御回路２２からは画面
の書出し位置を決める位置決めパルスも観測装置
２４に供給される。

観測装置２４はタイミング信号と同期した駆動
パルスをスイツチ２６を介してパルサー回路２８
に供給する。スイツチ２６はマニユアルで切換え
られ、観測装置２４からの駆動パルスを第１、第
２出力端子のいずれかを介してパルサー回路２８
に供給する。パルサー回路２８はこのパルスを昇
圧してスイツチ２６がどちら側に切換えられてい
るかにより、超音波振動子１２，１４のいずれか
に供給する。

超音波振動子から送信され、異なる音響インピ
ーダンスを有する組織の境界面で反射されて再び
超音波振動子に受信された超音波パルスは受信信
号に変換され、増幅器３０を介して観測装置２４
に入力される。観測装置２４は受信信号を輝度変
調して被検体の断層像をモニタ上に表示する。

ここで、スイツチ２６が切換えられると、、画
面の書出しの位置決めパルスがエンコーダ制御回
路２２により移動する。これにより、観測装置２
４のモニタの画面の書出し位置が変り、超音波振
動子が切換わつて回転位相が変化しても、モニタ
上での被検体の振動子に対する位置関係は変化し
ないようになつている。

パルサー回路２８はスイツチ２６を介して観測
装置２４から供給される駆動パルスを超音波振動
子１２，１４に出力する前に、パルス幅を調整し
て、各超音波振動子１２，１４の共振周波数に適
したパルス幅にする。

このため、第１実施例では第２図ａに示すよう
なCRの微分回路が用いられる。時定数CRの値を
調整することにより、出力パルスVoutのパルス
幅が調整できる。すなわち、超音波振動子１２，
１４の共振周波数に適したパルス幅を得られる時
定数CRを有する微分回路をそれぞれ超音波振動
子１２，１４に接続しておき、スイツチ３０の第
１、第２出力がそれぞれ微分回路に供給される。
すなわち、スイツチ２６の選択により、微分回路
の一方が選択され、駆動パルスのパルス幅が共振
周波数に対応したパルス幅に変換される。実際に
は、第２図ｂに示すように、トランス３２を介し
て駆動パルスが微分回路に供給される。

このようにして、駆動パルスのパルス幅を超音
波振動子の共振周波数に対応させると、必要とす
る厚み振動モード以外のモードの振動が減少す
る。

また、一般に、超音波振動子の電圧は機械的振
動が収まるまで時間がかかるが（第４図ａ，ｂ参
照）、共振周波数（第３図参照）では効率良く電
気エネルギーが機械エネルギーに変換されるた
め、振動の収まりがよい。このため、観測装置で
画像表示を行なう場合、振動子の電圧が早く０に
落ち、次の駆動パルスが入力するまでに電位が０
であるということは他のパルスの影響がなく、被
検体の画像表示において解像度が向上する。

以上説明したように第１実施例によれば、超音
波振動子が切換えられると、微分回路の時定数を
切換えることにより、観測装置２４から出力され
る駆動パルスのパルス幅を超音波振動子の共振周
波数に対応する最適な駆動パルス幅に変換するこ
とができ、パルス信号損失の減少、観測装置の解
像度の向上が実現でき、超音波振動子を効率良く
駆動できる。

次に、この発明を他の実施例を説明する。第５
図は第２実施例のパルサー回路の部分の回路図で
ある。第２実施例はパルサー回路以外の部分にお
いては第１実施例と同一であるので、パルサー回
路のみ説明する。

第２実施例ではパルス幅変換手段としてワンシ
ヨツトマルチバイブレータ５０を用いている。ワ
ンシヨツトマルチバイブレータ５０は外付けの可
変抵抗器R′の抵抗値を変えて出力パルスのパル
ス幅を変化する。これによつても超音波振動子の
共振周波数に対応したパルス幅の駆動パルスが得
られ、第１実施例と同様な効果が得られる。

第６図は第３実施例のパルサー回路の部分の回
路図である。第３実施例ではそれぞれ共振周波数
の異なる超音波振動子を有する複数のプローブを
設けておいて、プローブを取換えることにより超
音波振動子を切換えるとする。観測装置からの駆
動パルスがPROM６０の入力端子Vinに供給され
る。PROM６０にはスイツチ６２が接続され、
このスイツチ６２の切換えにより駆動パルスはい
ずれかの出力端子から出力される。PROM６０
の各出力端子にはそれぞれ時定数の異なる複数の
ワンシヨツトマルチバイブレータ６４が接続され
る。ワンシヨツトマルチバイブレータ６４の出力
がオープンコレクタトランジスタ６６を介して超
音波振動子に供給される。すなわち、スイツチ６
２の切換えにより駆動パルスが異なるパルス幅の
パルスに変換されるので、プローブが取換えられ
超音波振動子の共振周波数が変化しても、スイツ
チ６２を切換えてワンシヨツトマルチバイブレー
タ６４を選択することにより対処できる。また、
第１実施例と同様にスイツチによりPROM６０
からワンシヨツトマルチバイブレータ６４へ供給
する信号を複数の中から選択するようにすれば、
複数の異なる共振周波数の振動子を駆動する場合
にも適応できる。

〔発明の効果〕 以上説明したようにこの発明によれば、駆動パ
ルスのパルス幅を超音波振動子の共振周波数に対
応したパルス幅に変換してから振動子に供給する
ので、駆動効率があがり、信号伝送の時のパルス
信号損失が減少して機械的振動のおさまりが良
く、解像度の高い超音波振動子を提供することが
できる。なお、この発明は上述の実施例に限定さ
れずに、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えば、超音波内視鏡に限られない
し、観測装置の動作等な何等限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による超音波診断装置の第１
実施例の概略を示す概略図、第２図ａ，ｂは第１
図のパルサー回路に用いられる微分回路を示す
図、第３図は一般的な超音波振動子のインピーダ
ンス特製を示す図、第４図ａ，ｂは一般的な超音
波振動子の入出力特性を示す図、第５図は第２実
施例のパルサー回路に用いられるワンシヨツトマ
ルチバイブレータを示す図、第６図は第３実施例
のパルサー回路を示す図である。 １２，１４……超音波振動子、１８……モー
タ、２０……ロータリエンコーダ、２２……エン
コーダ制御回路、２４……観測装置、２８……パ
ルサー回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波振動子を回転させる回転手段と、 前記超音波振動子から送波され被検体で反射さ
   れた超音波の受信信号を処理する信号処理手段と
   を備えた超音波診断装置において、 前記超音波振動子の回転に同期した同期信号を
   発生する同期信号発生手段と、 共振周波数の異なる複数の超音波振動子各々の
   駆動に適したパルス幅を有する駆動信号を出力す
   る複数の駆動信号出力手段と、 前記同期信号発生手段から出力される同期信号
   を前記複数の駆動信号出力手段のいずれかに選択
   的に入力させる切換え手段とを具備し、 前記駆動信号出力手段は前記同期信号に同期し
   て駆動信号を発生することを特徴とする超音波診
   断装置。 ２ 共振周波数の異なる複数の超音波振動子を有
   し、内視鏡の挿入部に内蔵される超音波プローブ
   を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の超音波診断装置。 ３ 前記複数の超音波振動子は一体的にラジアル
   走査されることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の超音波診断装置。 ４ 前記駆動信号出力手段の各々は時定数を調整
   することにより出力パルスのパルス幅を変更可能
   な微分回路からなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の超
   音波診断装置。 ５ 前記駆動信号出力手段は外付けの抵抗値を調
   整することにより出力パルスのパルス幅を変更可
   能なワンシヨツトマルチバイブレータであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
   いずか１項に記載の超音波診断装置。