JP2008289780A - 超音波診断装置および超音波プローブ - Google Patents
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Abstract
【課題】 超音波の信号における立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくする。
【解決手段】 定電流設定器9,10は、電圧VCP,VCNをそれぞれ発生する。抵抗素子6は、充電電流を生じさせる。抵抗素子7は、放電電流を生じさせる。トランジスタ3は、電圧VCPのゲートへの印加時に充電電流を超音波振動子5に供給する。トランジスタ4は、電圧VCNのゲートへの印加時に放電電流を超音波振動子5から出力させる。ドライバ1,2は、トランジスタ3,4のゲートへの電圧VCP,VCNの印加をそれぞれON/OFFする。トランジスタ13,14は、電圧VCP,VCNをそれぞれゲートに受けて、抵抗素子11,12にそれぞれ生じる電流をソース−ドレイン間に流す。定電流設定器9,10は、抵抗素子11,12にそれぞれ生じる電流の電流値が第1および第2の設定値となるように電圧VCP,VCNの電圧値をそれぞれ設定する。
【選択図】 図1
【解決手段】 定電流設定器9,10は、電圧VCP,VCNをそれぞれ発生する。抵抗素子6は、充電電流を生じさせる。抵抗素子7は、放電電流を生じさせる。トランジスタ3は、電圧VCPのゲートへの印加時に充電電流を超音波振動子5に供給する。トランジスタ4は、電圧VCNのゲートへの印加時に放電電流を超音波振動子5から出力させる。ドライバ1,2は、トランジスタ3,4のゲートへの電圧VCP,VCNの印加をそれぞれON/OFFする。トランジスタ13,14は、電圧VCP,VCNをそれぞれゲートに受けて、抵抗素子11,12にそれぞれ生じる電流をソース−ドレイン間に流す。定電流設定器9,10は、抵抗素子11,12にそれぞれ生じる電流の電流値が第1および第2の設定値となるように電圧VCP,VCNの電圧値をそれぞれ設定する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、超音波振動子から送信される超音波を利用して被検体の診断を行う超音波診断装置およびこの超音波診断装置で利用可能な超音波プローブに関する。
近年、超音波プローブ内の振動子から超音波を送信する手段として、電流吐き出し用の正方向スイッチと吸い込み用の負方向スイッチとを備え、それらを交互に切り替えることにより矩形パルスを発生させる回路構成を備えた超音波診断装置が一般的に用いられている。
図5はこのような超音波診断装置における超音波プローブ内の回路構成の一部を示す図である。図5には上記の特徴的な構成に関連する送信部のみについて示している。
なお、以下の説明の中で、FET(field-effect transistor)の状態としてONおよびOFFという表現を便宜上使うが、ON状態とはソース−ドレイン間インピーダンスが低い状態を示し、OFF状態とは逆にインピーダンスが高い状態を示す。またロジック波形においては、信号レベルの高い状態をH、低い状態をLとそれぞれ記す。
図5においては図示を省略している基準信号発生器からの基準信号に基づく信号をそれぞれ有する信号S1,S2がドライバ1,2にそれぞれ加えられる。ドライバ1は、電圧1VHPH,1VHPLを選択するスイッチ構成から成っており、信号S1がLの時に電圧1VHPHを出力し、Hの時に電圧1VHPLを出力する。ドライバ1の出力電圧は、P-CH MOSFETを用いたトランジスタ3のゲート端子に加えられる。電圧1VHPLとしては、トランジスタ3がONするに必要な電圧値が与えられており、よって信号S1がHの時にトランジスタ3がONになる。ドライバ2は、信号S2がLの時に電圧1VHNLを出力し、Hの時に電圧1VHNLを出力する。ドライバ2の出力電圧は、N-CH MOSFETを用いたトランジスタ4のゲート端子に加えられる。トランジスタ4は、信号S2がLの時ONになり、Hの時OFFになる。信号S1,S2は、L状態の電圧値は異なるが、波形のHおよびLの時相は同じになっている。かくして、電圧1VHPHと電圧1VHNHとで超音波振動子5に電荷が充放電される。この結果、超音波振動子5に供給される電圧の波形は、信号S1,S2に同期したパルス状となり、そのパルス幅は通常、送信する超音波周波数の1/2周期に設定される。超音波振動子5に供給される電圧の立ち上がり時間はトランジスタ3のゲート−ソース間電圧によるドレイン電流と超音波振動子5のインピーダンスとで決まり、立ち下がり時間はトランジスタ4のゲート−ソース間電圧によるドレイン電流と超音波振動子5のインピーダンスとで決まる。
特開2004−89694
近年、画像診断で重要視されてきているハーモニックイメージ画像を構築する上では、超音波の信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を可能な限り小さくすることが望ましい。なお、ハーモニックイメージ画像とは、生体内で発生する波形歪みを検出して画像を構築することにより得られるコントラスト分解能の良い画像である。従って、信号そのものが歪むと生体内歪みとの識別が非常に難しくなるため歪みのない信号で超音波を送信することが重要である。
しかしながら、上記したような従来の構成の送信部によると、トランジスタ3とトランジスタ4とが、材料となっている半導体の物性そのものが異なるために特性を揃えることが難しく、立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくすることが困難であった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、超音波の信号における立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくすることにある。
本発明の第1の態様による超音波診断装置は、超音波振動子から送信される超音波を利用して被検体の診断を行うものであって、第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第1の抵抗素子と、前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第2の抵抗素子と、前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するP形チャネルの第1の電界効果トランジスタと、前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるN形チャネルの第2の電界効果トランジスタと、前記第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をON/OFFする第1のドライバと、前記第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をON/OFFする第2のドライバと、第3の抵抗素子と、前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、第4の抵抗素子と、前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを備え、前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定する。
本発明の第2の態様による超音波診断装置は、複数の超音波振動子からそれぞれ送信される超音波を利用して被検体の診断を行うものであって、第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第1の抵抗素子と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第2の抵抗素子と、前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するP形チャネルの複数の第1の電界効果トランジスタと、前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるN形チャネルの複数の第2の電界効果トランジスタと、前記複数の第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第1のドライバと、前記複数の第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第2のドライバと、第3の抵抗素子と、前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、第4の抵抗素子と、前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを備え、前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定する。
本発明の第3の態様による超音波プローブは、超音波振動子と、第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第1の抵抗素子と、前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第2の抵抗素子と、前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するP形チャネルの第1の電界効果トランジスタと、前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるN形チャネルの第2の電界効果トランジスタと、前記第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をON/OFFする第1のドライバと、前記第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をON/OFFする第2のドライバと、第3の抵抗素子と、前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、第4の抵抗素子と、前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを備え、前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定する。
本発明の第4の態様による超音波プローブは、複数の超音波振動子と、第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第1の抵抗素子と、前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第2の抵抗素子と、前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するP形チャネルの複数の第1の電界効果トランジスタと、前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるN形チャネルの複数の第2の電界効果トランジスタと、前記複数の第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第1のドライバと、前記複数の第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第2のドライバと、第3の抵抗素子と、前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、第4の抵抗素子と、前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを備え、前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定する。
本発明によれば、超音波の信号における立ち上がり時間と立ち下がり時間との差を小さくすることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。なお、図1において図5と同一部分には同一の符号を付している。また図1では、超音波の送信に関連する部分のみの構成について表している。また近年の超音波診断装置は、2次元アレイまたは3次元アレイの多チャネル振動子を備えて、リアルタイムに断層像を表示する構成が一般的である。このため、送信部もそれに対応したチャネル数を備えているが、図1ではそのうちの1チャネル分のみについて表している。
図1は第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。なお、図1において図5と同一部分には同一の符号を付している。また図1では、超音波の送信に関連する部分のみの構成について表している。また近年の超音波診断装置は、2次元アレイまたは3次元アレイの多チャネル振動子を備えて、リアルタイムに断層像を表示する構成が一般的である。このため、送信部もそれに対応したチャネル数を備えているが、図1ではそのうちの1チャネル分のみについて表している。
第1の実施形態の超音波診断装置は、装置本体100および超音波プローブ200を含む。
装置本体100はさらに、基準信号発生器21を含む。超音波プローブ200はさらに、ドライバ1,2、トランジスタ3,4、超音波振動子5、抵抗素子6,7、送信波形発生器8、定電流設定器9,10、抵抗素子11,12、トランジスタ13,14および電流制御部15を含む。
基準信号発生器21は、基準信号を発生する。この基準信号は、装置本体100と超音波プローブ200とを接続するケーブル内の信号線を介して超音波プローブ200へと伝送される。そして基準信号は、送信波形発生器8に入力される。
ドライバ1には、送信波形発生器8から出力される信号S1、電力線PL1を介して供給される電圧2VHPHおよび定電流設定器9から出力される電圧VCPがそれぞれ入力される。ドライバ1は、電圧2VHPH,VCPを選択するスイッチ構成から成っており、送信波形発生器8から出力される信号S1がLの時に電圧2VHPHを出力し、Hの時に電圧VCPを出力する。ドライバ1の出力電圧は、トランジスタ3のゲート端子に加えられる。
ドライバ2には、送信波形発生器8から出力される信号S2、電力線PL2を介して供給される電圧2VHNHおよび定電流設定器10から出力される電圧VCNがそれぞれ入力される。ドライバ2は、電圧2VHNL,VCNを選択するスイッチ構成から成っており、送信波形発生器8から出力される信号S2がLの時に電圧VCNを出力し、Hの時に電圧2VHNHを出力する。ドライバ2の出力電圧は、トランジスタ4のゲート端子に加えられる。
トランジスタ3としては、典型的にはP形チャネルのMOS形FETが使用される。トランジスタ3のドレイン端子は、超音波振動子5の端子の1つに接続されている。トランジスタ3のソース端子は、抵抗素子6の端子の1つに接続されている。
トランジスタ4としては、典型的にはN形チャネルのMOS形FETが使用される。トランジスタ4のドレイン端子は、超音波振動子5の端子の1つにトランジスタ3のドレイン端子と共通に接続されている。トランジスタ4のソース端子は、抵抗素子7の端子の1つに接続されている。
超音波振動子5は、トランジスタ3,4が接続されていない端子が設置されている。超音波振動子5は、トランジスタ3,4を介して供給される電流によって充放電されることにより、超音波を放射する。
抵抗素子6は、トランジスタ3のソース端子が接続されているのとは異なる端子が電力線PL1に接続されている。抵抗素子6は、電力線PL1からトランジスタ3のソース端子へと一定の電流を供給する。
抵抗素子7は、トランジスタ4のソース端子が接続されているのとは異なる端子が電力線PL2に接続されている。抵抗素子7は、電力線PL2からトランジスタ4のソース端子へと一定の電流を供給する。
送信波形発生器8は、基準信号に基づいて信号をそれぞれ有する信号S1,S2を発生する。信号S1,S2は、L状態の電圧値は異なるが、波形のHおよびLの時相は同じになっている。
定電流設定器9は、第1乃至第3の3つの入力端子を有する。第1の入力端子は、電力線PL1に直接に接続されている。第2の入力端子は、抵抗素子11を介して電力線PL1に接続される。第3の入力端子には、電流制御部15から出力される設定電圧が加えられる。定電流設定器9は、これらの3つの入力端子に加えられる電圧に基づいて、電圧VCPを発生する。
定電流設定器10は、第1乃至第3の3つの入力端子を有する。第1の入力端子は、電力線PL2に直接に接続されている。第2の入力端子は、抵抗素子12を介して電力線PL2に接続される。第3の入力端子には、電流制御部15から出力される設定電圧が加えられる。定電流設定器10は、これらの3つの入力端子に加えられる電圧に基づいて、電圧VCNを発生する。
抵抗素子11は、電力線PL1から流れ出る電流の大きさに応じた電圧降下を発生させる。
抵抗素子12は、電力線PL2から流れ出る電流の大きさに応じた電圧降下を発生させる。
トランジスタ13としては、トランジスタ3と同じ特性を持った素子を使用する。トランジスタ13は、ゲート端子が定電流設定器9の出力端子に、ソース端子が定電流設定器9の第2の入力端子に、そしてドレイン端子が電力線PL3にそれぞれ接続されている。
トランジスタ14としては、トランジスタ4と同じ特性を持った素子を使用する。トランジスタ14は、ゲート端子が定電流設定器10の出力端子に、ソース端子が定電流設定器10の第2の入力端子に、そしてドレイン端子が電力線PL4にそれぞれ接続されている。
電流制御部15は、定電流設定器9,10のそれぞれへ設定電圧を与える。この設定電圧は、超音波振動子5に供給される電圧の立ち上がり時間および立ち下がり時間を調節するために変更が可能である。
図2は定電流設定器9の具体的な構成例を示す図である。
図2に示すように定電流設定器9は、演算増幅器9a,9bを含む。
演算増幅器9aの非反転入力端子が定電流設定器9の第1の入力端子に相当し、反転入力端子が第2の入力端子に相当する。演算増幅器9aの出力端子は、演算増幅器9bの非反転入力端子に接続されている。演算増幅器9bの反転入力端子は、定電流設定器9の第3の入力端子に相当する。そして演算増幅器9bの出力端子からの出力が電圧VCPとされる。
定電流設定器10も、上記のような定電流設定器9の構成と同様な構成をなす。
次に以上のように構成された超音波診断装置の動作について説明する。
送信波形発生器8は、基準信号に基づいて送信波形を有した信号S1,S2を発生させる。これらの信号S1,S2は、ドライバ3,4にそれぞれ加えられる。
ドライバ1は、信号S1がLの時に電圧2VHPHを出力し、Hの時に電圧VCPを出力する。このようにドライバ1が出力する電圧は、トランジスタ3のゲート端子に加えられる。電圧VCPの値は、トランジスタ3がONするに必要な電圧値が与えられており、よって信号S1がHの時にトランジスタ3はONになる。トランジスタ3がONになると、電力線PL1から抵抗素子6およびトランジスタ3を介して超音波振動子5へと電流が供給されて、超音波振動子5が充電される。
このときに超音波振動子5へと供給される電流の大きさは、トランジスタ3のゲート−ソース間電圧によるドレイン電流の大きさに応じて決まる。トランジスタ3のソース端子には、電圧2VHPHが抵抗素子6を介して加えられているだけであるから、その電位は常に一定である。トランジスタ3がONになるときには、トランジスタ3のゲート端子には電圧VCPが加えられるから、この状態におけるゲート端子の電位は電圧VCPによって決まる。
電圧VCPは、定電流設定器9によって次に説明するように生成される。
電力線PL3の電圧2VHPLは、トランジスタ13のゲート電圧値より低い値に設定されている。ここで、抵抗素子11の両端電圧値が定電流設定器9の演算増幅器9aによって検出される。さらに定電流設定器9の演算増幅器9bにより、演算増幅器9aによる検出電圧値と電流制御部15から出力される設定電圧の値との差分に相当する値の電圧として電圧VCPが生成される。なお、定電流設定器9は高い増幅率を持っており、トランジスタ13を通して負帰還が掛かっている。したがって、トランジスタ13のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子11間電圧を一定とするように、すなわち抵抗素子11およびトランジスタ13のソース−ドレイン間を流れる電流の大きさを一定とするように電圧VCPの値が調整される。このように調整された電圧VCPがトランジスタ3のゲート端子に加えられることによって、トランジスタ3のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子6間電圧が一定に維持される。
一方、ドライバ2は、信号S2がLの時に電圧VCNを出力し、Hの時に電圧2VHNLを出力する。してトランジスタ4のゲート端子に出力信号を加える。トランジスタ4は波形S2がLの時ONになりHの時OFF状態になる。このようにドライバ2が出力する電圧は、トランジスタ4のゲート端子に加えられる。電圧VCNの値は、トランジスタ4がONするに必要な電圧値が与えられており、よって信号S2がLの時にトランジスタ4はONになる。トランジスタ4がONになると、超音波振動子5から電力線PL2へと電流が吸い込まれて、超音波振動子5が放電される。
電圧VCNも、定電流設定器10によって電圧VCPと同様に、トランジスタ14のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子12間電圧を一定とするように、すなわちトランジスタ14のドレイン−ソース間および抵抗素子12を流れる電流の大きさを一定とするように値が調整される。このように調整された電圧VCNがトランジスタ4のゲート端子に加えられることによって、トランジスタ4のゲート−ソース間電圧の影響を受けることなく抵抗素子7間電圧が抵抗素子6間電圧と同じ値で一定に維持される。
さて、信号S1,S2は、波形のHおよびLの時相が同じになっている。このためトランジスタ3,4は、図3に示すようにいずれか一方のみがON状態となる。かくして、上記のような超音波振動子5の充電および放電はそれぞれ別のタイミングにて実行される。この結果、超音波振動子5に供給される電圧の波形は図3に示すようにパルス状となる。そして、トランジスタ3がONであるときの抵抗素子6間電圧と、トランジスタ4がONであるときの抵抗素子7間電圧とが一致していることにより、超音波振動子5に供給される電圧の波形における立ち上がり時間TLと立ち下がり時間TFとは互いに等しくなる。
このように第1の実施形態によれば、立ち上がり時間TLと立ち下がり時間TFとの差が非常に小さい波形によって超音波振動子5を充放電することができる。そしてこの結果として得られる立ち上がりと立ち下がりとの対称性の高い超音波を利用することにより、生体内で発生する波形歪みを良好に検出することが可能となり、非常に良質なハーモニックイメージ画像を得ることが可能となる。
なお、抵抗素子11およびトランジスタ13のソース−ドレイン間を流れる電流の大きさおよびトランジスタ14のドレイン−ソース間および抵抗素子12を流れる電流の大きさに応じて超音波振動子5の充電電流の大きさおよび放電電流の大きさがそれぞれ決まる。そして抵抗素子11およびトランジスタ13のソース−ドレイン間を流れる電流の大きさおよびトランジスタ14のドレイン−ソース間および抵抗素子12を流れる電流の大きさは、電流制御部15が出力する設定電圧大きさに応じて決まる。従って、立ち上がり時間TLの大きさおよび立ち下がり時間TFの大きさは、設定電圧によって任意に調整することができる。
(第2の実施形態)
図4は第1の実施形態における超音波プローブ200と同等な機能を有した超音波プローブをASIC(application-specific integrated circuit)を適用して実現する場合の構成図である。なお、図4において図1と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また図1では1チャネル分の構成を示していたが、図4ではn個の超音波振動子5-1〜5-nを持つ多チャネルの構成を示している。
図4は第1の実施形態における超音波プローブ200と同等な機能を有した超音波プローブをASIC(application-specific integrated circuit)を適用して実現する場合の構成図である。なお、図4において図1と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また図1では1チャネル分の構成を示していたが、図4ではn個の超音波振動子5-1〜5-nを持つ多チャネルの構成を示している。
図4において符号210を付して示す枠線の内部がASICを適用して構成される部分である。図1におけるドライバ1,2、トランジスタ3,4、抵抗素子6,7、定電流設定器9,10、抵抗素子11,12およびトランジスタ13,14に相当する要素がASICを適用して実現される。
パルサ211-1〜211-nは、超音波振動子5-1〜5-nにそれぞれ対応する。パルサ211-1〜211-nは、互いに共通の構成を持ち、それぞれドライバ1,2、トランジスタ3,4、抵抗素子6,7を含む。なおドライバ1は、P形チャネルのMOS形FETであるトランジスタ1aとN形チャネルのMOS形FETであるトランジスタ1bとを、ドレイン端子どうしを接続したC級動作接続して構成される。ドライバ2は、P形チャネルのMOS形FETであるトランジスタ2aとN形チャネルのMOS形FETであるトランジスタ2bとを、同じくC級動作接続して構成される。
ドライバ電圧発生部212は、パルサ211-1〜211-nに共通の1つが設けられている。ドライバ電圧発生部212には、演算増幅器9c,10c、定電流回路9d,10d、抵抗素子11a,11b,12a,12bおよびトランジスタ13,14が含まれる。演算増幅器9c、定電流回路9dおよび抵抗素子11a,11bによって、第1の実施形態において定電流設定器9および抵抗素子11により構成されるのと同等の機能を持った回路が構成される。また演算増幅器10c、定電流回路10dおよび抵抗素子12a,12bによって、第1の実施形態において定電流設定器10および抵抗素子12により構成されるのと同等の機能を持った回路が構成される。
ドライバ電圧発生部212では、第1の実施形態と同様な電圧VCP、VCNが生成される。これらの電圧VCP,VCNは、パルサ211-1〜211-nのそれぞれで共通に使用される。
一般的にASIC内部の同じ構成の素子特性は非常に近いものが得られることが知られている。このため、上述のように電圧VCP,VCNをパルサ211-1〜211-nのそれぞれで共通に使用することができ、回路を小型化できる。
もちろん、電圧VCP,VCNによってトランジスタ3,4をそれぞれONさせることにより、第1の実施形態で説明したように立ち上がりと立ち下がりとの対称性の高い超音波を送信することが可能である。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1,2…ドライバ、1a,1b,2a,2b,3,4,13,14…トランジスタ、5,5-1〜5-n…超音波振動子、6,7,11,12,11a,11b,12a,12b…抵抗素子、8…送信波形発生器、9a,9b,9c,10c…演算増幅器、9d,10d…定電流回路、9,10…定電流設定器、15…電流制御部、21…基準信号発生器、100…装置本体、200…超音波プローブ、211-1〜211-n…パルサ、212…ドライバ電圧発生部。
Claims (4)
- 超音波振動子から送信される超音波を利用して被検体の診断を行う超音波診断装置において、
第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、
第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、
前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第1の抵抗素子と、
前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第2の抵抗素子と、
前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するP形チャネルの第1の電界効果トランジスタと、
前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるN形チャネルの第2の電界効果トランジスタと、
前記第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をON/OFFする第1のドライバと、
前記第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をON/OFFする第2のドライバと、
第3の抵抗素子と、
前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、
第4の抵抗素子と、
前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定することを特徴とする超音波診断装置。 - 複数の超音波振動子からそれぞれ送信される超音波を利用して被検体の診断を行う超音波診断装置において、
第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、
第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第1の抵抗素子と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第2の抵抗素子と、
前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するP形チャネルの複数の第1の電界効果トランジスタと、
前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるN形チャネルの複数の第2の電界効果トランジスタと、
前記複数の第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第1のドライバと、
前記複数の第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第2のドライバと、
第3の抵抗素子と、
前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、
第4の抵抗素子と、
前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波振動子と、
第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、
第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、
前記超音波振動子を充電するための充電電流を生じさせるための第1の抵抗素子と、
前記超音波振動子を放電させるための放電電流を生じさせるための第2の抵抗素子と、
前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記充電電流を前記超音波振動子に供給するP形チャネルの第1の電界効果トランジスタと、
前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに前記放電電流を前記超音波振動子から出力させるN形チャネルの第2の電界効果トランジスタと、
前記第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をON/OFFする第1のドライバと、
前記第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をON/OFFする第2のドライバと、
第3の抵抗素子と、
前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、
第4の抵抗素子と、
前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定することを特徴とする超音波プローブ。 - 複数の超音波振動子と、
第1の駆動電圧を発生する第1の発生手段と、
第2の駆動電圧を発生する第2の発生手段と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ充電するための充電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第1の抵抗素子と、
前記複数の超音波振動子をそれぞれ放電させるための放電電流をそれぞれに生じさせるための複数の第2の抵抗素子と、
前記第1の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記充電電流を前記複数の超音波振動子にそれぞれ供給するP形チャネルの複数の第1の電界効果トランジスタと、
前記第2の駆動電圧がゲートに印加されているときに複数の前記放電電流を前記複数の超音波振動子からそれぞれ出力させるN形チャネルの複数の第2の電界効果トランジスタと、
前記複数の第1の電界効果トランジスタのゲートへの前記第1の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第1のドライバと、
前記複数の第2の電界効果トランジスタのゲートへの前記第2の駆動電圧の印加をそれぞれにON/OFFする複数の第2のドライバと、
第3の抵抗素子と、
前記第1の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第1の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第3の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第3の電界効果トランジスタと、
第4の抵抗素子と、
前記第2の電界効果トランジスタと同一特性を有するとともに前記第2の駆動電圧がゲートに印加されており、前記第4の抵抗素子に生じる電流をソース−ドレイン間に流す第4の電界効果トランジスタとを具備し、
前記第1の発生手段は、前記第3の抵抗素子に生じる電流の電流値が第1の設定値となるように前記第1の駆動電圧の電圧値を設定し、
前記第2の発生手段は、前記第4の抵抗素子に生じる電流の電流値が第2の設定値となるように前記第2の駆動電圧の電圧値を設定することを特徴とする超音波プローブ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014030493A (ja) * | 2012-08-01 | 2014-02-20 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
WO2015093259A1 (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 株式会社日立製作所 | 超音波プローブとその素子回路、並びに、それを利用した超音波診断装置 |
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-
2007
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