JPH0614935B2 - 超音波診断装置用送受信回路 - Google Patents

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
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
１２にケーブル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１２には受信回路１６が接続され、こ
の振動子１２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１８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。
なお、断層像とドプラ像とを同時に表示する超音波診断
装置においては、一般に、ドプラ情報の精度を一定に確
保するため、一方向につき、断層像用の送受信が１回行
われた後、ドプラ像用の送受信が複数回（例えば、８〜
１０回）行われる。そして、そのような送受信が各方向
について実行される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記振動子１２で被検体内の形態的情報
として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してのダイオー
ドと、このダイオードのオン・オフを高速で切換え制御
するスイッチ制御回路と、を設け、送信時には常に広帯
域にするとともに、受信時における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。

［作用］ 以上の構成よれば、ダイオードのオン・オフがスイッチ
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、送信時にはインクダンスコイルが未接続で常
に広帯域となり、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ので、本発明では、
低抵抗のダイオードを用いている。

［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
の主要構成が示されており、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、このスイッチング素子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Ｔ
_ｒ１，Ｔ_ｒ２を抵抗_ｒ１，_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
Ｔ_ｒ１，Ｔ_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_ｒ１がオン、トラン
ジスタＴ_ｒ２がオフされると、Ｂ端子の５Ｖの電圧かけ
られているので、トランジスタＴ_ｒ１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Ｔ_ｒ１がオフ、トランジスタＴ_ｒ２がオンされると、
トランジスタＴ_ｒ２がアース側に続されるので、中間端
子Ｚから０Ｖ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ｒ_１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、０Ｖ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２０μsec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、被検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Ｖ_１として、グランドレベル（０Ｖ）
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_Ｆ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０
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Ｖ_２が０Ｖとなると、アノード側の電
位がカソード側に対してＶ_Ｆだけ高くなってスイッチン
グ素子２０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Ｖ_２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_Ｆ
（Ｘ端子の電圧Ｖ_１）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
状態では信され、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とができる。

実施例では、スイッチング素子２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ＦＥＴ
などのトランジスタを用いるとも可能であるが、この場
合には低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インダクタンスコイル１
８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_Ｆから−Ｖ_３の変化のある信号となっているが、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、インダクタンスコイル１８は送信時において接続さ
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送信回路及び
受信回路に接続するようにしたので、送信時には広帯域
となり、また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超信号を
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
ブロツク図である。 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. 【請求項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
   チング素子としてのダイオードと、このダイオードのオ
   ン・オフを高速で切換え制御するスイッチ制御回路と、
   を設け、送信時には常に広帯域にするとともに、受信時
   における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。