JPS63221241A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第４図） 発明が解決しようとする問題点（第５図）問題点を解決
するための手段（第１図）作用 実施例 （ａ）一実施例の説明（第２図） （ｂ）他の実施例の説明（第３図） （ｃ）別の実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 超音波プローブと受信回路をケーブルで接続した超音波
診断装置において、ケーブルでの信号損失を防止するた
め、ケーブルと受信回路間にチューニング回路を設け、
チューニング回路のインダクタンス値を可変とすること
によって、受信信号の周波数に応じた適切なチューニン
グを可能としたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、装置本体と超音波プローブとをケーブルで接
続し、対象物からの超音波を超音波プローブで受信し、
ケーブルを介し本体に与える超音波診断装置に関し、特
に、ケーブルの内部容量による信号損失の防止のためチ
ューニング回路を設けた超音波診断装置に関する。

超音波を対象物に送信し、対象物からの反射波又は透過
波を受信して、対象物の内部状態を把えることのできる
超音波診断装置は広く利用されており、特に人間の心臓
等の内部状態の観察に用いられている。

このような超音波診断装置では、超音波トランスデユー
サを備える超音波プローブを対象物の任意の場所にセッ
トできるよう本体とケーブルを介して接続されている。

このケーブルやトランスデユーサが内部容量を持つこと
から、特に高周波信号を用いる超音波診断装置では、内
部容量による受信信号損失が生じ易く、この改善が望ま
れている。

〔従来の技術〕

第４図は従来技術の説明図である。

第４図（Ａ）は反射型超音波診断装置を示し、多数の超
音波トランスデユーサｌａ〜１ｎを有する超音波プロー
ブ１はケーブル２によってコネクタ３に接続され、コネ
クタ３が装置本体５に接続されることによって、超音波
プローブｌは本体５の送信回路６、受信回路７に電気的
に接続される。

この超音波診断装置５は、反射型のため、送信回路６か
らの駆動パルスによってコネクタ３、ケーブル２を介し
超音波プローブ１の超音波トランスデユーサ１ａ〜１ｎ
が駆動され、超音波を人体等の対象物に送信し、対象物
からの反射波を超音波トランスデユーサｌａ〜１ｎで受
信し、受信信号をケーブル２、コネクタ３を介し受信回
路７に与えるようにしている。

超音波診断装置がセクタ走査を行うには、多数の超音波
トランスデユーサ１ａ〜１ｎを要し、図では４８ケの超
音波トランスデユーサが超音波プローブ１に設けられ、
従って、ケーブル２も４８本の信号線を持ち、各々が送
信回路６、受信回路７に接続される。

このような超音波診断装置では、使用する信号帯域力＜
ＭＨｚ　（メガヘルツ）という高周波信号のため、ケー
ブル２の内部容量によって受信信号に信号損失を受ける
。

このため、従来は、コネクタ３内にチューニング回路８
を設けていた。

周知の如く、ケーブル２の容量による信号損失防止には
、ケーブル２やトランスデユーサ１ａ〜Ｉｎと並行にコ
イルＬを有するチューニング回路８を設け、ケーブル２
等の容量（コンデンサ）とコイルＬとで共振回路を形成
し、並列共振をおこさせて、入力インピーダンスを高め
、信号損失を補償してやればよい。

第４図（Ｂ）のモデル図に示す如く、Ｃをケーブル２の
内部容量、Ｌをチューニング回路８のインダクタンス、
Ｒを受信回路７の入力抵抗とすると、トランスデユーサ
１側から見た入力インピーダンス２は、 但し、ω＝２πｆであり、ｆは信号の周波数である。

又、その時の共振周波数ω。は、 となる。

一方、このようなチューニングにおいては、使用信号周
波数に応じた適切なチューニング特性を得る必要がある
。

このため、従来は、超音波プローブ１、ケーブル２、コ
ネクタ３が一体のユニットであるから、例えば２．５Ｍ
Ｈｚ、　３．５ＭＨｚ、５ＭＨｚの３種の使用周波数に
対して３つのプローブユニットを用意し、この３つのユ
ニットのコネクタ３内のチューニング回路８のチューニ
ング特性を対応する使用周波数に合わせていた。

例えば、ケーブル２及びプローブ１の内部容量を２００
ＰＦ、５０ＰＦとすると、２．５ＭＨｚ、３．５ＭＨｚ
、５Ｍ）ｌｚのユニットのチューニング回路８のインダ
クタＬの・インダクタンスは各々１５μＨ，１０μＨ，
４，７μＨに固定して設けていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、超音波診断装置では、受信周波数が一定とは
限らない。例えば、ダイナミックフォーカシングが用い
られており、焦点深度を可変にできるが、このように診
断深度が深くなると、人体内での減衰を受け、受信波の
中心周波数は第５図、の如く低下する。

即ち、第５図に示す如く、送信波３．５ＭＨｚとした場
合、深度０Ｃ１１では■の如く中心周波数は３．５ＭＨ
ｚであるが、深度４ｃｍ、１Ｑａｎでは各々■、■の如
く中心周波数は３．２ＭＨｚ、２．８ＭＨｚというよう
に低下する。

ここで、第４図（Ｂ）のモデルにおいて、代表的なＣ＝
２００ＰＦ、Ｒ＝ＩＫΩとして、ｆ＝３゜５．３．０．
２．５ＭＨｚのときのＺの値を第（１）式からチューニ
ングを行わないＬ＝Ｏの時と、チューニングをＬ＝１０
μＨで行った時とを求める。

ｆ　＝３．５ＭＩＩｚでは、Ｌ＝０でＺ＝２２２Ω、Ｌ
＝１０　ｐ　ＨでＺ＝９８９Ω、ｆ　＝３．０ＭＨｚで
は、Ｌ＝ＯでＺ＝２６５Ω、Ｌ＝１０μＨでＺ＝５４５
Ω、ｆ　＝２．５ＭＨｚでは、Ｌ＝ＯでＺ＝３０３Ω、
Ｌ＝１０μＨでＺ＝２９６Ωとなった。

この結果入力抵抗ＲはＩＫΩであるので、Ｌ＝１０μＨ
で、３．５ＭＨｚの信号に対しては、Ｚ＝９８９Ωで、
はぼＩＫΩのためケーブル容量の影響を回避できるが、
３ＭＨｚ以下の信号ではＬ＝１０μＨのチューニングで
はケーブル容量の影響が回避できない。

即ち、焦点深度を連続的に変化させると、当初適切なチ
ューニング特性であっても受信波の周波数変化によって
、チューニング特性が適切でなくなるという問題が生じ
ていた。

このことは、焦点深度を問題とせず、送信波の周波数を
変える時にも言えることであり、このためには各送信周
波数用にチューニングしたプローブユニットを用意して
、交換する必要があるという問題が生じる。

本発明は、受信信号の周波数に応じて、チューニング特
性を調整することのできる超音波診断装置を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

図中、第４図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、８ａはチューニング回路であり、受信回路
７とケーブル２との間に設けられ、インダクタンス値を
可変どしうるように構成されたものである。

例えば、チューニング回路８ａとして、ｎヶのインダク
タ（コイル）８０ａ〜８０ｎを直列接続し、各々にスイ
ッチ回路８１ａ〜ａ１ｎを設け、外部の制御信号ｃ　ａ
　”’　ｃ　ｎでスイッチ回路８１ａ〜ＢＩｎをオン／
オフすることで、インダクタンスを可変に制御できる。

〔作用〕

本発明は、従来固定であったチューニング回路のインダ
クタンスを可変にし且つ外部から制御できるようにして
、超音波プローブ１からの受信信号の周波数が変化して
も、適切なチューニング特性が得られるようにしている
。

即ち、第１図でスイッチ８１ａ、８１ｂ、８１ｎをそれ
ぞれオンとするとインダクタンスはＬ１２Ｌ、ｎＬと変
化して、共振周波数をスライドさせることができる。

このことは、例えば、ダイナミックフォーカシングにお
いて焦点深度に応じてチューニング特性を変化させれば
、診断深度を連続的に変化させても最適のチューニング
が可能となり、又、送信波の周波数を変化させる場合も
、プローブユニットを変換しないでも済む。

〔実施例〕

（ａ）一実施例の説明 第２図は本発明の一実施例構成図であり、反射型超音波
診断装置を例にしである。

図中、第１図及び第４図で示したものと同一のものは同
一の記号で示してあり、９は制御回路であり、送信回路
６から焦点深度情報に応じてチューニング回路８ａのス
イッチングトランジスタ８１ａ〜８１ｃをオン／オフ制
御するもの、８２ａ〜８２ｃは各々バイアス抵抗であり
、各々トランジスタ８１ａ〜８１ｃのベース−エミッタ
間に設けられるもので、ＩＫΩの抵抗のもの、８３はコ
ンデンサであり、チューニング回路８の入口に設けられ
、トランジスタ８１ａ〜８１ｃがオンの時にコレクタ側
がリークされ、信号電圧のレベルが押上げられるものを
防ぐため設けたものであり、トランスデユーサ１及びケ
ーブル２の内部容量の和が２５０ＰＦとすると、その４
０倍の０．０１μＦとすることによって、チューニング
に与える影響をなくしている。

この例では、チューニング回路８ａは、第４図の如きコ
ネクタ３内でなく、本体５に設けられている。

従って、コネクタ３にトランスデューサ１ａ〜Ｉｎ分の
チューニング回路８を設けなくてもよいから、コネクタ
３を大型にする必要なく操作性が向上し、且つプローブ
ユニット１．２．３を交換しても、同一のチューニング
回路を用いることができる。

又、チューニング回路８ａのインダクタ８０ａ〜８０ｃ
は３個直列に結合しており、各々にトランジスタ８１ａ
〜８１ｃが設けられている。

各インダクタのインダクタンスを４．７　μＨとすると
、トランジスタ８１ａをオンとすると、４．７μＨ、ト
ランジスタ８１ｂをオンとすると９．４　μＨ、トラン
ジスタ８１ｃをオンとすると１４．１μＨのインダクタ
ンスが得られ、これに応じて第（２）式より共振周波数
は小の方向に、入力インピーダンスＺは小の方向にチュ
ーニング特性を可変にできる。

このトランジスタ８１ａ〜８１ｂは送信回路６の焦点深
度情報によって制御回路９が制御するから、診断深度、
即ち受信周波数にたいして適切なチューニング特性が得
られる。

即ち、ダイナミックフォーカシングの如き、超音波プロ
ーブｌのトランスデユーサ１ａ〜１ｎを送信回路６の駆
動パルスの時間差で制御して連続的に焦点深度を変えて
も、最適にチューニングされた受信信号が得られること
になる。

例えば、焦点深度が浅ければ、第５図の如く中心周波数
は高いため、チューニング回路の共振周波数をそれに合
わせるためにインダクタンスを小とすればよく、焦点深
度が深ければ、中心周波数が低くなるから、それに応じ
てインダクタンスを大とすればよい。

（ｂ）他の実施例の説明 第３図は本発明の他の実施例の構成図であり、反射型超
音波診断装置を示している。

図中、第１図、第２図及び第４図で示したちのと同一の
ものは同一の記号で示しである。

この例でも、第２図と同様に、本体５にチューニング回
路８ａが設けられており、インダクタンスは送信回路６
の焦点深度情報によって制御される。

チューニング回路８ａでは、インダクタ８０ａ、８０ｂ
、８０ｃを並列に結合し、且つ各インダクタ８０ａ〜８
０ｃと直列にトランジスタ８１ａ〜８１ｃが設けられて
いる。

この時、インダクタ８０　ａ、　８０　ｂ、　８０　ｃ
の各々のインダクタンスを４．７　μＨ１１０μＨ１１
５μ■（とすると、トランジスタ８１ｂ、８１ｃを制御
回路９がオンすると、６μＨ、トランジスタ８１ａ、８
１ｂをオンすると、３．２　μＨのインダクタンスが得
られ、チューニング特性を可変にできる。

（ｃ）別の実施例の説明 上述の実施例では、送信回路の焦点深度によって自動的
にインダクタンスを可変としているが、オペレータ等が
焦点深度を操作パネルより選んで、これによってインダ
クタンスを変化させてもよく、画像を見ながらオペレー
タが選択してもよい。

又、解像度の変更のために、送信波の周波数を変化させ
る時は、これに応じ制御回路がチューニング回路８ａの
インダクタンスを変化させるようにしてもよ（、手動又
は自動のいずれでも実現できる。

更に、インダクタを３ケの例で説明したが、必要に応じ
た個数であればよく、反射型のもので説明したが透過型
のものであってもよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、チューニング回路
の共振周波数を可変とすることができるから、受信信号
周波数に応じて最適のチューニングを実現することがで
きるという効果を奏し、超音波診断装置における診断内
容（像、波形）をより明確とするのに寄与するところが
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は本発明の他の実施例構成図、 第４図は従来技術の説明図、 第５図は従来技術の問題点説明図である。 図中、１・・・超音波プローブ、 １ａ〜１ｎ−超音波トランスデユーサ、２−・−ケーブ
ル、 ５−・・本体、 ７−受信回路、 ８．８ａ−・−チューニング回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波トランスデューサ（１ａ〜１ｎ）を有する超音波
   プローブ（１）と受信回路（７）とがケーブル（２）に
   よって接続された超音波診断装置において、 該ケーブル（２）と該受信回路（７）との間に、インダ
   クタンス値を可変としうるチューニング回路（８ａ）を
   設け、 該チューニング回路（８ａ）のインダクタンス値を可変
   に制御することを 特徴とする超音波診断装置。