JPH0696005B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
- Publication number
- JPH0696005B2 JPH0696005B2 JP60252437A JP25243785A JPH0696005B2 JP H0696005 B2 JPH0696005 B2 JP H0696005B2 JP 60252437 A JP60252437 A JP 60252437A JP 25243785 A JP25243785 A JP 25243785A JP H0696005 B2 JPH0696005 B2 JP H0696005B2
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- JP
- Japan
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- transmission
- signal
- transistor
- diode
- reception
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は被検体に向って送波された超音波の被検体より
の反射波に基づく受信信号を処理することにより、被検
体の診断に供する超音波診断装置に関する。
の反射波に基づく受信信号を処理することにより、被検
体の診断に供する超音波診断装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 超音波診断装置においては、超音波の送受波を行う振動
子を有する超音波プローブと、この超音波プローブの振
動子に印加される送信信号(駆動パルスあるいは励振パ
ルスとも称される)を発生すると共に、振動子からの受
信信号(受信エコー)を処理する装置本体とが、ケーブ
ル(導電線)によって接続されている。
子を有する超音波プローブと、この超音波プローブの振
動子に印加される送信信号(駆動パルスあるいは励振パ
ルスとも称される)を発生すると共に、振動子からの受
信信号(受信エコー)を処理する装置本体とが、ケーブ
ル(導電線)によって接続されている。
ところで、装置の受信状態時における振動子は、超音波
の反射波を受波して電気信号に変換する働きをするた
め、装置本体側からすれば一種の信号源と見ることがで
きる。電圧伝達経路における一般的原則からすれば信号
損失の見地より信号源側の出力インピーダンスは低い程
よいが、振動子の出力シンピーダンスは割合に高く、こ
のため、ケーブルを含む電圧伝達経路上の分布容量の悪
影響を受け、受信信号の損失が大きく、S/N比(信号対
雑音比)が低下する傾向にある。S/N比の低下は、可視
化される超音波像の画質低下等の原因になるのはいうま
でもない。
の反射波を受波して電気信号に変換する働きをするた
め、装置本体側からすれば一種の信号源と見ることがで
きる。電圧伝達経路における一般的原則からすれば信号
損失の見地より信号源側の出力インピーダンスは低い程
よいが、振動子の出力シンピーダンスは割合に高く、こ
のため、ケーブルを含む電圧伝達経路上の分布容量の悪
影響を受け、受信信号の損失が大きく、S/N比(信号対
雑音比)が低下する傾向にある。S/N比の低下は、可視
化される超音波像の画質低下等の原因になるのはいうま
でもない。
そこで従来、S/N比のを向上させるために、(1)振動
子に印加される送信信号の電圧を上げることにより超音
波の反射波強度を増加させる,(2)共振をとることに
よりケーブルの容量と振動子の容量とを相殺し信号レベ
ルを上げる,などの手段が講じられている。
子に印加される送信信号の電圧を上げることにより超音
波の反射波強度を増加させる,(2)共振をとることに
よりケーブルの容量と振動子の容量とを相殺し信号レベ
ルを上げる,などの手段が講じられている。
しかしながら、上記(1)の場合には、被検体特に生体
に向って送波される超音波のパワーが大きくなり生体の
安全性の点で問題がある。超音波のパワーに関しては近
年法的な規制も強まっている。また、上記(2)の場合
には、 (イ)必然的に超音波のパルス幅が広くなり、そのため
に視野深度方向の分解能が低下する, (ロ)共振により原波形が損われるため、組織識別(Ti
ssue Characterization)などを行う場合に不適切とな
る, (ハ)使用する超音波プローブ毎に共振用のコイルを変
えなければならない, (ニ)所望のS/N比を得るには共振回路のQ(尖鋭度)
をある程度高める必要があるが、そうすると、周波数ス
ペクトラムの高域及び低域が抑圧されるため、方位方向
分解能(スキャン方向分解能)の低下,ペネトレーショ
ン(視野深度大の部位でのS/N比)の低下を招く, といった種々の問題点がある。
に向って送波される超音波のパワーが大きくなり生体の
安全性の点で問題がある。超音波のパワーに関しては近
年法的な規制も強まっている。また、上記(2)の場合
には、 (イ)必然的に超音波のパルス幅が広くなり、そのため
に視野深度方向の分解能が低下する, (ロ)共振により原波形が損われるため、組織識別(Ti
ssue Characterization)などを行う場合に不適切とな
る, (ハ)使用する超音波プローブ毎に共振用のコイルを変
えなければならない, (ニ)所望のS/N比を得るには共振回路のQ(尖鋭度)
をある程度高める必要があるが、そうすると、周波数ス
ペクトラムの高域及び低域が抑圧されるため、方位方向
分解能(スキャン方向分解能)の低下,ペネトレーショ
ン(視野深度大の部位でのS/N比)の低下を招く, といった種々の問題点がある。
[発明の目的] 本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目
的とするところは、送信信号の電圧を上げたり共振をと
ったりすることなく、S/N比良好な受信信号を装置本体
に取り込むことができる超音波診断装置を提供すること
にある。
的とするところは、送信信号の電圧を上げたり共振をと
ったりすることなく、S/N比良好な受信信号を装置本体
に取り込むことができる超音波診断装置を提供すること
にある。
[発明の概要] 本発明は、超音波の送受波を行う振動子を有する超音波
プローブと、前記振動子を励振する送信信号及び前記振
動子からの受信信号を信号伝送路を介して送受信する送
受信手段とを備え、前記受信信号を処理して診断に供す
る超音波診断装置において、ベース側が前記振動子に接
続されエミッタ側が前記送受信手段に接続されるコレク
タ接地されたトランジスタと、前記トランジスタに並列
にかつ前記送受信手段からの送信信号を前記振動子に送
信するように設けられた第1のダイオードと、前記トラ
ンジスタのベース側及びエミッタ側にそれぞれ接続され
前記送信信号の前記トランジスタへの回り込みを防止す
る第1,第2のダイオードとを備える送受信信号伝達手段
を前記信号伝送路に備え、前記送受信手段からの送信信
号を前記第1のダイオードを介して前記振動子に送信
し、前記振動子からの受信信号を前記トランジスタを介
して前記送受信手段に入力することを特徴とするもので
ある。
プローブと、前記振動子を励振する送信信号及び前記振
動子からの受信信号を信号伝送路を介して送受信する送
受信手段とを備え、前記受信信号を処理して診断に供す
る超音波診断装置において、ベース側が前記振動子に接
続されエミッタ側が前記送受信手段に接続されるコレク
タ接地されたトランジスタと、前記トランジスタに並列
にかつ前記送受信手段からの送信信号を前記振動子に送
信するように設けられた第1のダイオードと、前記トラ
ンジスタのベース側及びエミッタ側にそれぞれ接続され
前記送信信号の前記トランジスタへの回り込みを防止す
る第1,第2のダイオードとを備える送受信信号伝達手段
を前記信号伝送路に備え、前記送受信手段からの送信信
号を前記第1のダイオードを介して前記振動子に送信
し、前記振動子からの受信信号を前記トランジスタを介
して前記送受信手段に入力することを特徴とするもので
ある。
[発明の実施例] 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の主要部
を示す回路図であり、1は超音波プローブにおる振動
子、2は送受信信号伝達手段、3は装置本体、4はケー
ブルである。
を示す回路図であり、1は超音波プローブにおる振動
子、2は送受信信号伝達手段、3は装置本体、4はケー
ブルである。
超音波プローブは複数の振動子がアレイ状に配列されて
成るものであるが、第1図においてはこのうちの1個の
みを示している。
成るものであるが、第1図においてはこのうちの1個の
みを示している。
送受信信号伝達手段2は、超音波プローブにおける振動
子に対応して設けられたものであり、振動子1の励振に
供される送信信号(駆動パルス)を低損失で通過させる
と共に、振動子1からの受信信号を高インピーダンスで
取り込み、取り込んだ受信信号を低インピーダンスで出
力する機能を有する。このような機能を現実させるため
には種々の回路構成が考えられるが、本実施例において
はコレクタ接地されたトランジスタ(バイポーラ)Trを
中心に構成している。すなわち、振動子1よりの受信信
号(受信エコー)は、互いに直列接続されたダイオード
D1,D2を介してトランジスタTrのベースに伝達されるよ
うになっており、トランジスタTrのエミッタ出力はダイ
オードD3及びケーブル4を介して装置本体3に伝達され
るようになっている。抵抗R1,R2はB点における電位を
決定するためのものであり、この抵抗R1,R2を介して流
れる電流によりダイオードD1,D2がオンする。ダイオー
ドD1,D3のカソード間には、互いに並列接続されたダイ
オードD4,D5が設けられている。送信信号はダイオードD
5を介して振動子1に印加される。ダイオードD4は、振
動子1の容量成分に充電された電荷を速やかに放電させ
るためのものである。ダイオードD3のカソードに接続さ
れた抵抗R3はトランジスタTrのエミッタ電流を流すため
のものである。
子に対応して設けられたものであり、振動子1の励振に
供される送信信号(駆動パルス)を低損失で通過させる
と共に、振動子1からの受信信号を高インピーダンスで
取り込み、取り込んだ受信信号を低インピーダンスで出
力する機能を有する。このような機能を現実させるため
には種々の回路構成が考えられるが、本実施例において
はコレクタ接地されたトランジスタ(バイポーラ)Trを
中心に構成している。すなわち、振動子1よりの受信信
号(受信エコー)は、互いに直列接続されたダイオード
D1,D2を介してトランジスタTrのベースに伝達されるよ
うになっており、トランジスタTrのエミッタ出力はダイ
オードD3及びケーブル4を介して装置本体3に伝達され
るようになっている。抵抗R1,R2はB点における電位を
決定するためのものであり、この抵抗R1,R2を介して流
れる電流によりダイオードD1,D2がオンする。ダイオー
ドD1,D3のカソード間には、互いに並列接続されたダイ
オードD4,D5が設けられている。送信信号はダイオードD
5を介して振動子1に印加される。ダイオードD4は、振
動子1の容量成分に充電された電荷を速やかに放電させ
るためのものである。ダイオードD3のカソードに接続さ
れた抵抗R3はトランジスタTrのエミッタ電流を流すため
のものである。
また、装置本体3は、送信信号を発生する送信回路,受
信信号を取り込むための受信回路,取り込んだ受信信号
の処理を行う信号処理回路,その処理結果を表示する表
示装置等を有して構成されている。この装置本体の構成
については従来と同様であるため、その詳細な説明を省
略する。
信信号を取り込むための受信回路,取り込んだ受信信号
の処理を行う信号処理回路,その処理結果を表示する表
示装置等を有して構成されている。この装置本体の構成
については従来と同様であるため、その詳細な説明を省
略する。
以上構成による実施例装置の作用について説明する。
<送信> 装置本体3における送信回路、具体的にはパルサより出
力された駆動パルスがケーブル4を介して送受信信号伝
達手段2に伝達される。伝達された駆動パルスは送信信
号通過用ダイオードD5を通過し、振動子1に印加され、
これにより振動子1から超音波が送波される。駆動パル
スの電位は通常数十〜百数十ボルト程度であり、VCC,V
DD1,VDD2は数ボルト程度である。このため、送信時に
は、駆動パルスによってダイオードD1,D3が逆バイアス
されオフ状態となる。それ故、トランジスタTrのベース
・エミッタ間に駆動パルスが印加されることはなく、ト
ランジスタTrの破損防止が図られる。このような意味で
ダイオードD1,D3を保護用ダイオードと称する。
力された駆動パルスがケーブル4を介して送受信信号伝
達手段2に伝達される。伝達された駆動パルスは送信信
号通過用ダイオードD5を通過し、振動子1に印加され、
これにより振動子1から超音波が送波される。駆動パル
スの電位は通常数十〜百数十ボルト程度であり、VCC,V
DD1,VDD2は数ボルト程度である。このため、送信時に
は、駆動パルスによってダイオードD1,D3が逆バイアス
されオフ状態となる。それ故、トランジスタTrのベース
・エミッタ間に駆動パルスが印加されることはなく、ト
ランジスタTrの破損防止が図られる。このような意味で
ダイオードD1,D3を保護用ダイオードと称する。
以上の送信動作において駆動パルスはダイオードD5を順
方向に通過して振動子1に印加されるため、駆動パルス
(送信信号)の損失は極めて少ない。
方向に通過して振動子1に印加されるため、駆動パルス
(送信信号)の損失は極めて少ない。
<受信> 振動子1より送波された超音波の反射波は再び振動子1
により受波され、この超音波受波による受信信号(受信
エコー)が送受信信号伝達手段2に取り込まれる。駆動
パルスが振動子1に印加されない期間においては、VCC
とVDD1,VDD2とによるバイアス状態となり、トランジス
タTrはオン状態となる。よって、ダイオードD1,D2は抵
抗R1,R2を流れる電流により順方向にバイアスされオン
状態となり、ダイオードD3はトランジスタTrのエミッタ
電流により順方向にバイアスされてオン状態になる。ト
ランジスタTrのベースを基準に見ると、B点の電位はダ
イオードD1,D2の電圧降下分低くなり、A点の電位はト
ランジスタTrのベース,エミッタ間とダイオードD3の電
圧降下分低くなる。トランジスタTrのベース,エミッタ
間の電圧降下は、ダイオードD3の電圧降下とほぼ等しい
ので、A点とB点は等電位となり、ダイオードD4,D5は
オフ状態となる。つまり、トランジスタTrはエミッタフ
ォロワとして動作するので、取込まれた受信信号に応じ
てエミッタ電流が変化する。エミッタフォロワ(コレク
タ接地)の特徴は入力インピーダンスが高く(数十KΩ
以上)、出力インピーダンスが低い(数〜数十Ω)こと
である。尚、電圧利得はほぼ1であるが電流利得が大き
く、ベース・エミッタ間は同相である。エミッタ電流の
変化は抵抗R3により電圧の変化に変換され、ケーブル4
を介して装置本体3に伝達される。低インピーダンスで
伝達された受信信号は装置本体3における受信回路に取
り込まれ、信号処理回路における信号処理に供されるこ
とになる。信号処理は被検体の超音波像を形成する場合
もあるが、被検体の組織識別のための演算処理を行う場
合もある。
により受波され、この超音波受波による受信信号(受信
エコー)が送受信信号伝達手段2に取り込まれる。駆動
パルスが振動子1に印加されない期間においては、VCC
とVDD1,VDD2とによるバイアス状態となり、トランジス
タTrはオン状態となる。よって、ダイオードD1,D2は抵
抗R1,R2を流れる電流により順方向にバイアスされオン
状態となり、ダイオードD3はトランジスタTrのエミッタ
電流により順方向にバイアスされてオン状態になる。ト
ランジスタTrのベースを基準に見ると、B点の電位はダ
イオードD1,D2の電圧降下分低くなり、A点の電位はト
ランジスタTrのベース,エミッタ間とダイオードD3の電
圧降下分低くなる。トランジスタTrのベース,エミッタ
間の電圧降下は、ダイオードD3の電圧降下とほぼ等しい
ので、A点とB点は等電位となり、ダイオードD4,D5は
オフ状態となる。つまり、トランジスタTrはエミッタフ
ォロワとして動作するので、取込まれた受信信号に応じ
てエミッタ電流が変化する。エミッタフォロワ(コレク
タ接地)の特徴は入力インピーダンスが高く(数十KΩ
以上)、出力インピーダンスが低い(数〜数十Ω)こと
である。尚、電圧利得はほぼ1であるが電流利得が大き
く、ベース・エミッタ間は同相である。エミッタ電流の
変化は抵抗R3により電圧の変化に変換され、ケーブル4
を介して装置本体3に伝達される。低インピーダンスで
伝達された受信信号は装置本体3における受信回路に取
り込まれ、信号処理回路における信号処理に供されるこ
とになる。信号処理は被検体の超音波像を形成する場合
もあるが、被検体の組織識別のための演算処理を行う場
合もある。
以上の受信動作において、受信信号を低インピーダンス
で伝達するため、ケーブル4等の分布容量による悪影響
を受け難く、信号損失が極めて少ない。このため、高イ
ンピーダンスで受信信号を伝達する従来装置に比べてS/
N比が向上する。
で伝達するため、ケーブル4等の分布容量による悪影響
を受け難く、信号損失が極めて少ない。このため、高イ
ンピーダンスで受信信号を伝達する従来装置に比べてS/
N比が向上する。
振動子1と送受信信号伝達手段2の入力端とを結ぶ導電
路は、振動子1の出力インピーダンスが高い関係上でき
る限り短い方がよい。例えば送受信信号伝達手段2を超
音波プローブ内に設けるのが好ましい。この場合、超音
波プローブの小型化のため、送受信信号伝達手段2をIC
(集積回路)化するとよい。また、抵抗R3などは装置本
体3側に設けるなどして送受信信号伝達手段2の小型化
及び超音波プローブ内での発熱量の減少を図るのが好ま
しい。
路は、振動子1の出力インピーダンスが高い関係上でき
る限り短い方がよい。例えば送受信信号伝達手段2を超
音波プローブ内に設けるのが好ましい。この場合、超音
波プローブの小型化のため、送受信信号伝達手段2をIC
(集積回路)化するとよい。また、抵抗R3などは装置本
体3側に設けるなどして送受信信号伝達手段2の小型化
及び超音波プローブ内での発熱量の減少を図るのが好ま
しい。
次に、第2図を参照しながら本発明の他の実施例につい
て説明する。
て説明する。
第2図に示すのが第1図に示すのと相違するのは、ダイ
オードD1に直列接続されていたダイオードD2を省略する
と共に、ダイオードD4に直列接続されたダイオードD6を
有する点である。
オードD1に直列接続されていたダイオードD2を省略する
と共に、ダイオードD4に直列接続されたダイオードD6を
有する点である。
第1図のようにダイオードD1,D2を直列接続した場合に
は、トランジスタTrのベース・エミッタ間のPN接合,ダ
イオードD3と、ダイオードD1,D2とがバランスしている
ため温度補償ができるという利点があるが、ダイオード
の寄生容量が、ダイオードD1,D2それぞれのアノード,
カソード,ダイオードD4のアノード,ダイオードD5のカ
ソードに存在することになる。他方、第2図のようにダ
イオードD2を省略し、ダイオードD1のみとすれば、ダイ
オードD2の分だけ寄生容量が減少することになる。従っ
て温度補償を優先する場合には第1図の回路構成とし、
S/N比をさらに向上させるためには第2図の回路構成を
採用するのが好ましい。尚、受信状態においてはダイオ
ードD4,D5,D6の全てがオフ状態であるため、ダイオード
D4のアノード,カソード側に存在する寄生容量は問題に
はならない。
は、トランジスタTrのベース・エミッタ間のPN接合,ダ
イオードD3と、ダイオードD1,D2とがバランスしている
ため温度補償ができるという利点があるが、ダイオード
の寄生容量が、ダイオードD1,D2それぞれのアノード,
カソード,ダイオードD4のアノード,ダイオードD5のカ
ソードに存在することになる。他方、第2図のようにダ
イオードD2を省略し、ダイオードD1のみとすれば、ダイ
オードD2の分だけ寄生容量が減少することになる。従っ
て温度補償を優先する場合には第1図の回路構成とし、
S/N比をさらに向上させるためには第2図の回路構成を
採用するのが好ましい。尚、受信状態においてはダイオ
ードD4,D5,D6の全てがオフ状態であるため、ダイオード
D4のアノード,カソード側に存在する寄生容量は問題に
はならない。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可
能であるのはいうまでもない。
実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可
能であるのはいうまでもない。
例えば、上記実施例ではバイポーラトランジスタを適用
したものについて説明したが、電界効果トランジスタ
(FET)あるいはオペアンプを適用すこともできる。
したものについて説明したが、電界効果トランジスタ
(FET)あるいはオペアンプを適用すこともできる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、送信信号の電圧を
上げたり共振をとったりすることなく、S/N比の良好な
受信信号を装置本体に取り込むことができる超音波診断
装置を提供することができる。
上げたり共振をとったりすることなく、S/N比の良好な
受信信号を装置本体に取り込むことができる超音波診断
装置を提供することができる。
第1図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の主要部
の回路図、第2図は本発明の他の実施例を説明するため
の回路図である。 1…振動子1、2…送受信信号伝達手段、 Tr…トランジスタ、 D1,D3…保護用ダイオード、 D5…送信信号通過用ダイオード。
の回路図、第2図は本発明の他の実施例を説明するため
の回路図である。 1…振動子1、2…送受信信号伝達手段、 Tr…トランジスタ、 D1,D3…保護用ダイオード、 D5…送信信号通過用ダイオード。
Claims (3)
- 【請求項1】超音波の送受波を行う振動子を有する超音
波プローブと、前記振動子を励振する送信信号及び前記
振動子からの受信信号を信号伝送路を介して送受信する
送受信手段とを備え、前記受信信号を処理して診断に供
する超音波診断装置において、 ベース側が前記振動子に接続されエミッタ側が前記送受
信手段に接続されるコレクタ接地されたトランジスタ
と、前記トランジスタに並列にかつ前記送受信手段から
の送信信号を前記振動子に送信するように設けられた第
1のダイオードと、前記トランジスタのベース側及びエ
ミッタ側にそれぞれ接続され前記送信信号の前記トラン
ジスタへの回り込みを防止する第1,第2のダイオードと
を備える送受信信号伝達手段を前記信号伝送路に備え、 前記送受信手段からの送信信号を前記第1のダイオード
を介して前記振動子に送信し、前記振動子からの受信信
号を前記トランジスタを介して前記送受信手段に入力す
ることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】前記送受信信号伝達手段は、集積回路化さ
れたものである特許請求の範囲第1項記載の超音波診断
装置。 - 【請求項3】前記送受信信号伝達手段は、前記プローブ
ヘッド内に設けられたものである特許請求の範囲第1項
又は第2項のいずれかに記載の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252437A JPH0696005B2 (ja) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252437A JPH0696005B2 (ja) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112537A JPS62112537A (ja) | 1987-05-23 |
| JPH0696005B2 true JPH0696005B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=17237360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60252437A Expired - Lifetime JPH0696005B2 (ja) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696005B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11169366A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0696009B2 (ja) * | 1986-09-30 | 1994-11-30 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
| JPH01262845A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-19 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611167U (ja) * | 1984-06-11 | 1986-01-07 | 横河メディカルシステム株式会社 | 超音波送受波回路 |
-
1985
- 1985-11-09 JP JP60252437A patent/JPH0696005B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11169366A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62112537A (ja) | 1987-05-23 |
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