JPH07213520A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、ダイナミックフォ
ーカスを可能とすると共に小形化しかつコスト低減を図
る。 【構成】 整相回路４内の各チャンネル毎の遅延回路７
₁〜７ｎには外部から分圧比が制御可能な分圧器１７₁〜
１７ｎをそれぞれ並列に設け、この分圧器１７₁〜１７
ｎを介して上記各遅延回路７₁〜７ｎの遅延時間の制御
信号Ｅc₁〜Ｅcpをそれぞれの制御端子に印加すると共
に、その制御信号Ｅc₁〜Ｅcpは複数個を１グループとし
た遅延回路ごとに共通のものとしたものである。これに
より、制御部１２から整相回路４まで向う信号線の数を
減少させることができると共に、制御部１２を簡単かつ
小形化して、超音波診断装置の全体を小形化しかつコス
ト低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御端子に印加する電
気信号により遅延時間を連続的に変化できる遅延回路を
整相回路内の遅延回路として用いダイナミックフォーカ
スを可能とした超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は、探触子により被検体
に超音波を送受波し、体内からの反射波信号に基づいて
被検体内部の情報を得るようになっている。ここで、被
検体内部の深さの異なる各部のいずれの場所においても
高い分解能の画像が得られるようにするため、体内から
の反射波の受信に際し、受波の焦点を時間の経過と共に
動的に変化させるダイナミックフォーカスが行われる。
このとき、上記受波の焦点合わせは、幅の狭い短冊状に
形成された振動子素子を複数個配列した探触子、あるい
は同心円状に配置した複数のリング状振動子素子から成
る探触子の上記それぞれの振動子素子からの受波信号
を、遅延線を用いて適宜遅延して加算することによって
行われる。この回路は一般に整相回路と呼ばれている。
そして、受波の焦点位置は上記の各々の遅延線の遅延時
間により定まるので、ダイナミックフォーカスは、複数
の受波信号に与えるべき遅延時間を体内からの反射波の
発生深度に応じて動的に変更することによって実現され
る。

【０００３】上記の遅延時間の変更は、遅延線に適切な
間隔でタップを設け、これらのタップを電子スイッチを
用いて選択切り換えて行う。この場合、上記電子スイッ
チの切り換え時にノイズが発生して、遅延線を介して受
波信号に混入することがあり、診断情報に誤った信号が
出現することがあった。そこで、このような現象を改善
するために、上記電子スイッチとしてノイズの発生の少
ないスイッチを用いればよいが、このような電子スイッ
チは高価であるので遅延線のそれぞれのタップ毎に多数
設けると価格が上昇して経済的でないという欠点があっ
た。

【０００４】このような事情に対処し、遅延時間が電気
信号で制御できる遅延線を用いてダイナミックフォーカ
スを実現することが考えられている。この種の遅延線の
一例として、集中定数インダクタとキャパシタとを備え
て成るオールパス形遅延線における上記キャパシタを、
可変容量ダイオードで構成したものがあげられる。この
ように構成された遅延線は、電気信号により上記可変容
量ダイオードの静電容量を変化させることによって、遅
延時間が制御できるものである。

【０００５】図３は上記のような遅延線を用いた遅延回
路を備えた従来の超音波診断装置を示すブロック図であ
り、特開平4-177909号公報に記載されたものである。こ
の超音波診断装置は、電子セクタ走査形とされており、
例えば短冊状に形成された複数の振動子素子１₁，１₂，
…，１ｎが一列状に配列され超音波を送受波する探触子
２と、この探触子２の各振動子素子１₁〜１ｎからの受
波信号を入力し時間と共に利得を増加させ検診深度に応
じて信号強度を補正する複数の可変利得増幅器３₁，
３₂，…，３ｎと、これら各可変利得増幅器３₁〜３ｎか
らの出力信号に所定の遅延時間を与えて位相を揃え加算
して出力する整相回路４と、この整相回路４で整相され
た信号を検波する検波器５と、この検波器５からの出力
信号を画像として表示する表示装置６とを備えて成る。

【０００６】そして、上記整相回路４は、探触子２の各
振動子素子１₁〜１ｎで受波するエコー信号のチャンネ
ル数の分だけ並列に設けられ各可変利得増幅器３₁〜３
ｎからの出力信号に所定の遅延時間を与える複数の遅延
回路７₁，７₂，…，７ｎと、これらの遅延回路７₁〜７
ｎの出力側にそれぞれ接続され各遅延回路７₁〜７ｎか
らの出力信号の電圧を定電流信号源に変換する電圧／電
流変換回路８₁，８₂，…，８ｎと、ｎチャンネルの入力
信号線及びｍチャンネルの出力信号線が図示のように交
差しその交点にそれぞれアナログスイッチ９，９，…が
配設されたクロスポイントスイッチ１０と、このクロス
ポイントスイッチ１０の出力信号線に適宜の間隔でｍチ
ャンネル分設けたタップがそれぞれ接続されたタップ付
ＬＣ遅延線１１とから成る。なお、上記タップ付ＬＣ遅
延線１１の両端部に接続された抵抗Ｒは、該タップ付Ｌ
Ｃ遅延線１１の特性インピーダンスとインピーダンスマ
ッチングをとった終端抵抗である。また、前記可変利得
増幅器３₁〜３ｎの動作は、制御部１２からの制御信号
Ｓ₁で制御されるようになっている。

【０００７】そして、上記整相回路４内の遅延回路７₁
〜７ｎとしては、図４に示す回路構成のものが用いられ
ていた。すなわち、図４に示すように、インダクタＬ
と、逆電圧の大きさにより静電容量が変化する可変容量
ダイオードＶＣ，ＶＣ′とを用い、この可変容量ダイオ
ードＶＣ，ＶＣ′の逆電圧の変化により遅延時間が変化
する可変遅延線１３を構成すると共に、この可変遅延線
１３の信号源抵抗及び終端抵抗として、定電流で駆動す
る電界効果トランジスタのソース・ドレイン間の電位と
制御電圧との差を増幅器でとりその差電圧を上記電界効
果トランジスタのゲートに負帰還を施し該電界効果トラ
ンジスタのソース・ドレイン間の抵抗が上記制御電圧に
対応して設定される可変抵抗回路１４ａ，１４ｂを用い
て構成されている。

【０００８】上記可変遅延線１３は、インダクタＬ，Ｌ
と、複数個の可変容量ダイオードＶＣ，ＶＣ′を一組と
したものとをＴ形の対称回路に接続して成る単位部分
を、多数従属接続して構成されている。そして、一方の
可変容量ダイオードＶＣの陰極と、他方の可変容量ダイ
オードＶＣ′の陰極とが共通接続されると共に、上記一
方の可変容量ダイオードＶＣの陽極はそのまま接地さ
れ、他方の可変容量ダイオードＶＣ′の陽極はインダク
タＬ及び抵抗Ｒを介して接地されている。このため、上
記の各可変容量ダイオードＶＣとＶＣ′には、同じ直流
電位が印加されることとなる。また、上記２個の可変容
量ダイオードＶＣ，ＶＣ′の陰極同士を共通接続した箇
所には、制御部１２からそれぞれ抵抗ｒを介して逆電圧
Ｓ₃が印加され、この逆電圧Ｓ₃によって静電容量を変え
て遅延時間が制御される。なお、上記の抵抗ｒは、各組
の可変容量ダイオードＶＣ，ＶＣ′に制御信号線１５を
介して信号が流れ、それぞれの可変容量ダイオードＶ
Ｃ，ＶＣ′の組相互間で干渉するのを防止するために設
けたものである。

【０００９】なお、図４において、符号Ｒは可変遅延線
１３の入力端ａまたは出力端ｂをそれぞれ接地するため
の抵抗を示しており、上記可変遅延線１３の信号源抵抗
または終端抵抗の一部となるもので、この抵抗Ｒの接地
により各組の可変容量ダイオードＶＣ，ＶＣ′の陽極の
直流電位は接地レベルと同じにされている。また、符号
Ｃは直流阻止用のカップリングコンデンサであり、符号
１６は入力部に設けられた高周波変圧器である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置における整相回路４でダイナミック
フォーカスを実現するためには、該整相回路４内の各々
の遅延回路７₁〜７ｎに対し遅延時間及び特性インピー
ダンスの制御信号を供給するために、探触子１からの受
信信号のチャンネル数と同数あるいは２倍の数の制御信
号が必要となるものであった。そして、これらの制御信
号は超音波の反射波を受信中にリアルタイムで変化する
アナログ信号であるので、図３に示すｎチャンネルの遅
延回路７₁〜７ｎを有する超音波診断装置においては、
制御部１２から制御信号Ｓ₃を供給する信号線としてｎ
本あるいは２ｎ本という多数のものを必要とするもので
あった。従って、上記制御部１２から整相回路４までの
配線が複雑となると共に、上記制御信号を発生する制御
部１２も複雑かつ大形化するものであった。このことか
ら、超音波診断装置が全体として大形化かつ高価となる
ものであった。

【００１１】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、ダイナミックフォーカスを可能とすると共に小形
化しかつコスト低減を図ることができる超音波診断装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波診断装置は、複数の振動子素子
が配列され超音波を送受波する探触子と、この探触子の
各振動子素子からの受波信号に所定の遅延時間を与える
と共に制御端子に印加する電気信号によりその遅延時間
を連続的に変化できる遅延回路を有しこれらの遅延回路
で位相が揃えられた受波信号を加算して出力する整相回
路と、この整相回路で整相加算された信号を検波する検
波器と、この検波器からの出力信号を画像として表示す
る表示装置とを備えて成る超音波診断装置において、上
記整相回路内の各チャンネル毎の遅延回路には外部から
分圧比が制御可能な分圧器をそれぞれ並列に設け、この
分圧器を介して上記各遅延回路の遅延時間の制御信号を
それぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号は
複数個を１グループとした遅延回路ごとに共通のものと
したものである。

【００１３】

【作用】このように構成された超音波診断装置は、整相
回路内の各チャンネル毎の遅延回路にそれぞれ並列に設
けられ外部から分圧比が制御可能な分圧器を介して、上
記各遅延回路の遅延時間の制御信号をそれぞれの制御端
子に印加すると共に、その制御信号は複数個を１グルー
プとした遅延回路ごとに共通のものとしたことにより、
制御部から上記整相回路まで向う信号線の数を減少させ
ることができる。これにより、制御部から整相回路まで
の配線を少なくすると共に、制御部を簡単かつ小形化し
て、超音波診断装置の全体を小形化することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波診断装置の
実施例を示す全体構成のブロック図である。この超音波
診断装置は、被検体内からの反射波の受信に際し受波の
焦点を時間の経過と共に動的に変化させるダイナミック
フォーカスを可能とするもので、例えば電子セクタ走査
型とされており、図１に示すように、探触子２と、可変
利得増幅器３₁，３₂，…，３ｎと、整相回路４と、検波
器５と、表示装置６とを備えて成る。

【００１５】上記探触子２は、被検体内に超音波を送受
波するもので、例えば短冊状に形成された複数の振動子
素子１₁，１₂，…，１ｎが一列状に配置されている。可
変利得増幅器３₁〜３ｎは、上記探触子２の各振動子素
子１₁〜１ｎからの受波信号を入力し時間と共に利得を
増加させ検診深度に応じて信号強度を補正するものであ
る。

【００１６】整相回路４は、上記各可変利得増幅器３₁
〜３ｎからの出力信号に所定の遅延時間を与えて位相を
揃え加算して出力するもので、探触子２の各振動子素子
１₁〜１ｎで受波するエコー信号のチャンネル数の分だ
け並列に設けられ各可変利得増幅器３₁〜３ｎからの出
力信号に所定の遅延時間を与える複数の遅延回路７₁，
７₂，…，７ｎと、これらの遅延回路７₁〜７ｎの出力側
にそれぞれ接続され各遅延回路７₁〜７ｎからの出力信
号の電圧を定電流信号源に変換する電圧／電流変換回路
８₁，８₂，…，８ｎとｎチャンネルの入力信号線及びｍ
チャンネルの出力信号線が図示のように交差しその交点
にそれぞれアナログスイッチ９，９，…が配設されたク
ロスポイントスイッチ１０と、このクロスポイントスイ
ッチ１０の出力信号線に適宜の間隔でｍチャンネル分設
けたタップがそれぞれ接続されたタップ付ＬＣ遅延線１
１とから成る。なお、上記遅延回路７₁〜７ｎは、図４
に示す従来例のものと同様の回路構成とされ、その制御
端子に入力する電気信号により遅延時間が連続的に変え
られるようになっている。また、上記タップ付ＬＣ遅延
線１１の両端部に接続された抵抗Ｒは、該タップ付ＬＣ
遅延線１１の特性インピーダンスとインピーダンスマッ
チングをとった終端抵抗である。さらに、前記可変利得
増幅器３₁〜３ｎの動作は、制御部１２からの制御信号
Ｓ₁で制御されるようになっている。

【００１７】検波器５は、上記整相回路４で整相加算さ
れた信号を検波するものである。そして、表示装置６
は、上記検波器５からの出力信号を入力して画像として
表示するもので、例えばテレビモニタから成る。

【００１８】ここで、本発明においては、上記整相回路
４内の各チャンネル毎の遅延回路７₁〜７ｎには外部か
ら分圧比が制御可能な分圧器１７₁，１７₂，…，１７ｎ
をそれぞれ並列に設け、この分圧器１７₁〜１７ｎを介
して上記各遅延回路７₁〜７ｎの遅延時間の制御信号を
それぞれの制御端子に印加すると共に、その制御信号は
複数個を１グループとした遅延回路ごとに共通のものと
されている。上記分圧器１７₁〜１７ｎは、図２に示す
ように、制御部１２から供給される制御信号Ｅc₁,Ｅ
c₂，…を分圧するために複数個の抵抗ｒを直列に接続し
た回路に、同じく制御部１２から供給される制御信号Ｅ
c₀により切換動作するアナログスイッチＳＷ₀，ＳＷ₁，
…，ＳＷｎを接続して構成されている。そして、制御信
号Ｅc₀によりアナログスイッチＳＷ₀〜ＳＷｎを適宜切
り換え、制御部１２からの例えば制御信号Ｅc₁を分圧器
１７₁で分圧した制御信号Ｅc₁′を遅延回路７₁の制御端
子へ印加するようになっている。このような構成によ
り、上記制御信号Ｅc₁の初期値と分圧器１７₁の分圧比
とにより、遅延回路７₁の制御電圧の初期値が与えら
れ、ある時間後の上記遅延回路７₁の制御電圧は、その
制御電圧の増分と上記制御信号Ｅc₁の初期値及び分圧比
とにより与えられる。

【００１９】上記のように各遅延回路７₁〜７ｎに対し
分圧器１７₁〜１７ｎをそれぞれ並列に設けたことによ
り、例えば第一の遅延回路７₁と第一の分圧器１７₁とで
第１チャンネルの遅延回路を構成し、第二の遅延回路７
₂と第二の分圧器１７₂とで第２チャンネルの遅延回路を
構成し、…、第ｎの遅延回路７ｎと第ｎの分圧器１７ｎ
とで第ｎチャンネルの遅延回路を構成している。そし
て、例えば、第一の遅延回路７₁及び第一の分圧器１７₁
と、第二の遅延回路７₂及び第二の分圧器１７₂と、第三
の遅延回路７₃及び第三の分圧器１７₃と、第四の遅延回
路７₄及び第四の分圧器１７₄との４チャンネル分を１グ
ループとして、図１に示す制御部１２から共通の制御信
号Ｅc₁を印加して遅延時間を制御し、第五の遅延回路７
₅及び第五の分圧器１７₅と、第六の遅延回路７₆及び第
六の分圧器１７₆と、第七の遅延回路７₇及び第七の分圧
器１７₇と、第八の遅延回路７₈及び第八の分圧器１７₈
との４チャンネル分を１グループとして、同じく制御部
１２から共通の制御信号Ｅc₂を印加して遅延時間を制御
する。以下、同様に例えば４チャンネル分ずつを１グル
ープとして制御部１２から共通の制御信号Ｅc₁，Ｅc₂，
…，Ｅcpを印加するようになっている。

【００２０】このように、例えば４チャンネル分の遅延
回路を１グループとして制御部１２から共通の一つの制
御信号をそれぞれの分圧器へ供給するようになっている
ので、上記制御部１２から各遅延回路７₁〜７ｎに向う
信号線の数は、図１に示す実施例においては1/4に減少
することとなる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
整相回路内の各チャンネル毎の遅延回路にそれぞれ並列
に設けられ外部から分圧比が制御可能な分圧器を介し
て、上記各遅延回路の遅延時間の制御信号をそれぞれの
制御端子に印加すると共に、その制御信号は複数個を１
グループとした遅延回路ごとに共通のものとしたことに
より、制御部から上記整相回路まで向う信号線の数を減
少させることができる。これにより、制御部から整相回
路までの配線を少なくすると共に、制御部を簡単かつ小
形化して、超音波診断装置の全体を小形化すると共に、
コスト低下を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波診断装置の実施例を示す全
体構成のブロック図である。

【図２】１チャンネル分の遅延回路及び分圧器の組み合
わせを示す説明図である。

【図３】従来の超音波診断装置を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明及び従来例における整相回路内の遅延回
路の内部構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１₁〜１ｎ…振動子素子 ２…探触子素子 ３₁〜３ｎ…可変利得増幅器 ４…整相回路 ５…検波器 ６…表示装置 ７₁〜７ｎ…遅延回路 １１…タップ付ＬＣ遅延線 １２…制御部 １７₁〜１７ｎ…分圧器 Ｅc₁〜Ｅcp…制御信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 11/26 8628−5Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の振動子素子が配列され超音波を送
   受波する探触子と、この探触子の各振動子素子からの受
   波信号に所定の遅延時間を与えると共に制御端子に印加
   する電気信号によりその遅延時間を連続的に変化できる
   遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が揃えられた受
   波信号を加算して出力する整相回路と、この整相回路で
   整相加算された信号を検波する検波器と、この検波器か
   らの出力信号を画像として表示する表示装置とを備えて
   成る超音波診断装置において、上記整相回路内の各チャ
   ンネル毎の遅延回路には外部から分圧比が制御可能な分
   圧器をそれぞれ並列に設け、この分圧器を介して上記各
   遅延回路の遅延時間の制御信号をそれぞれの制御端子に
   印加すると共に、その制御信号は複数個を１グループと
   した遅延回路ごとに共通のものとしたことを特徴とする
   超音波診断装置。