JP5592119B2 - 送受信スイッチング装置を備える超音波システム - Google Patents

送受信スイッチング装置を備える超音波システム Download PDF

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Description

本発明は、超音波システムに関し、特に超音波信号の送信の間、受信部に入力される高電圧の送信信号を遮断する送受信スイッチング装置を備える超音波システムに関する。
超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、対象体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供することができるので、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。
一般に、超音波システムは、送受信スイッチを備える。この送受信スイッチは、超音波信号を送信する間、送信部と超音波プローブとを連結し、送信部から提供される高電圧の送信信号を超音波プローブに伝達すると同時に、受信部を高電圧の送信信号から絶縁させる。送受信スイッチは、対象体から反射された超音波信号(即ち、超音波エコー信号)を受信する間、超音波プローブと受信部とを連結し、超音波エコー信号を受信した超音波プローブから出力される受信信号を受信部に伝達する。
従来は、特に浅い深さの超音波映像を取得する場合、超音波信号を送信する間、送受信スイッチが受信部を完全に絶縁できず、高電圧の送信信号が受信部に入力される。これによって受信部に影響を及ぼすだけでなく、超音波映像の画質を低下させる問題がある。
特表2008−512168号公報 特開2007−319286号公報
本発明の課題は、超音波信号を送信する間、受信部を完全に絶縁させる送受信スイッチング装置を備える超音波システムを提供することにある。
本発明における超音波システムは、複数の送信信号を形成する送信部と、前記複数の送信信号を複数の超音波信号に変換して前記複数の超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される複数のエコー信号を受信し、前記複数のエコー信号に基づいて複数の受信信号を形成する超音波プローブと、前記複数の受信信号を受信する受信部と、前記送信部、前記超音波プローブおよび前記受信部に連結されるスイッチング部とを備える。該スイッチング部は、第1および第2の状態の間にスイッチング可能である複数のダイオードブリッジを備え、前記第1の状態の場合、前記複数の送信信号のそれぞれが前記受信部に伝達されるのを遮断し、前記第2の状態の場合、前記複数の受信信号のそれぞれが前記受信部に伝達されるようにする。
また、本発明における超音波システムは、複数の送信信号を形成する送信部と、前記複数の送信信号を複数の超音波信号に変換し、前記複数の超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される複数のエコー信号を受信し、前記複数のエコー信号に基づいて複数の受信信号を形成する超音波プローブと、前記複数の受信信号を受信する受信部と、前記送信部、前記超音波プローブおよび前記受信部に連結されたスイッチング部と、前記複数の受信信号のそれぞれに対する電圧を測定して測定電圧を形成する電圧測定部と、前記測定電圧を予め定められたしきい電圧と比較して前記測定電圧が前記しきい電圧以上であれば、前記送信信号が前記受信部に伝達されるのを遮断するために前記スイッチング部を制御し、前記測定電圧が前記しきい電圧以下であれば、前記受信信号が前記受信部に伝達されるようにスイッチング部を制御する制御部とを備える。
また、本発明における超音波システムは、複数の送信信号を形成する送信部と、前記複数の送信信号を複数の超音波信号に変換して前記複数の超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される複数のエコー信号を受信し、前記複数のエコー信号に基づいて複数の受信信号を形成する超音波プローブと、前記複数の受信信号を受信する受信部と、前記送信部、前記超音波プローブおよび前記受信部に連結されるスイッチング部と、前記複数の受信信号のそれぞれに対する電圧を測定して測定電圧を形成する電圧測定部と、ブロッキング(blocking)指示に応答して対応する送信信号が前記受信部へ伝達されることを防ぐように前記スイッチング部を制御し、非ブロッキング(non−blocking)指示に応答して対応する受信信号が前記受信部へ伝達されることを許容するようにスイッチング部を制御する制御部とを備える。
また、本発明における超音波システムは、複数の送信信号を形成する送信部と、送信の間、前記複数の送信信号を複数の超音波信号に変換して対象体に送信し、受信の間、前記対象体から反射される複数のエコー信号を受信し、前記複数のエコー信号に基づいて複数の受信信号を形成する超音波プローブと、前記複数の受信信号を受信する受信部と、前記送信部、前記超音波プローブおよび前記受信部に連結されるスイッチング部とを備える。該スイッチング部は、第1および第2の状態の間にスイッチング可能である複数のダイオードブリッジを備え、前記第1の状態の場合、前記複数の送信信号のそれぞれが前記受信部に伝達されるのを遮断し、前記第2の状態の場合、前記複数の受信信号のそれぞれが前記受信部に伝達されるようにする。
本発明は、超音波信号を送信する間、受信部を完全に絶縁させることができ、超音波映像の画質を改善させることができる。
また、本発明は、送受信スイッチを非常に小さなサイズに、かつ簡単に具現することができる。
本発明の実施例における送受信スイッチング部が適用される超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例における送受信スイッチング部の例を示す例示図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の実施例における送受信スイッチング部が適用される超音波システムの構成を示すブロック図である。超音波システム100は、送信部110、超音波プローブ120、受信部130、送受信スイッチング部140、制御部150、プロセッサ160およびディスプレイ部170を備える。
送信部110は、フレームを得るための高電圧の送信信号を形成する。ここで、フレームは、Bモード(brightness mode)映像、Dモード(doppler mode)映像、Cモード(color mode)映像、弾性映像などのフレームを含む。
超音波プローブ120は、送信部110から提供される複数の送信信号を複数の超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される複数の超音波信号(即ち、超音波エコー信号)を受信して複数の受信信号を形成する。超音波プローブ120は、超音波信号と電気的信号とを相互に変換するための複数の変換素子(transducer element)を備える。
受信部130は、超音波プローブ120から提供される複数の受信信号をアナログデジタル変換する。また、受信部130は、超音波プローブ120の変換素子の位置および集束点を考慮し、デジタル変換された複数の受信信号を受信集束し、受信集束された複数の受信信号を用いて複数の超音波データを形成する。
送受信スイッチング部140は、超音波信号を送信する間、送信部110と超音波プローブ120とを連結して送信部110から提供される高電圧の送信信号を超音波プローブ120に伝達すると同時に、受信部130を高電圧の送信信号から完全に絶縁させる。また、送受信スイッチング部140は、超音波信号を受信する間、超音波プローブ120と受信部130とを連結して超音波プローブ120から提供される受信信号を受信部130に伝達する。図2を参照して超音波信号を送信する間、受信部130を絶縁させる送受信スイッチング部(以下、「スイッチング部」と略す。)140を説明する。
図2を参照すれば、スイッチング部140は、複数のダイオードブリッジを備え、該各々は第1および第2の状態間でスイッチング可能であり、ダイオードブリッジ(D1〜D4)が第1の状態の場合、各送信信号が受信部130に伝達されるのを遮断し、ダイオードブリッジが第2の状態の場合、各受信信号が受信部130に伝達されるようにする。スイッチング部140は、ダイオードブリッジに連結されたスイッチングモジュール240をさらに備えることができる。スイッチングモジュール240は、第1の状態で逆方向バイアス電流を印加させ、第2の状態で順方向バイアス電流を印加させるように動作することができる。
一実施例において、スイッチングモジュール240は、一対のスイッチSW1、SW2を備えることができる。超音波信号を送信する間、第1のスイッチSW1がマイナス電圧端子(−V)に連結され、第2のスイッチSW2がプラス電圧端子(+V)に連結されることによって、ダイオードブリッジD1〜D4はオフ状態となる(逆方向バイアス電流印加)。従って、送信部110から提供される高電圧の送信信号は、受信部130に印加されず、受信部130を完全に絶縁させることができる(第1の状態)。
一方、超音波エコー信号を受信する間、第1のスイッチSW1がプラス電圧端子(+V)に連結され、第2のスイッチSW2がマイナス電圧端子(−V)に連結されることによって、ダイオードブリッジD1〜D4に順方向バイアス電流を印加させる。従って、超音波プローブ120から提供される受信信号は、ダイオードブリッジD1〜D4を介して受信部130に伝達される(第2の状態)。
本実施例で、第1および第2のスイッチは機械的リレートランジスタ、FET(field effect transistor)などで具現できる。スイッチングモジュール240は、複数のダイオードブリッジのスイッチングを個別的に又は同時に制御するように具現され得る。
再び図1を参照すれば、制御部150は、超音波信号を送信する間、第1のスイッチSW1および第2のスイッチSW2のスイッチングを制御する。また、制御部150は、超音波信号の送受信を制御し、超音波映像の形成およびディスプレイを制御する。制御部150は、ブロッキング(blocking)指示に応じて対応する送信信号が受信部へ伝達されることを防ぐようにスイッチング部140を制御する。また、制御部150は、非ブロッキング(non−blocking)指示に応じて対応する受信信号が受信部へ伝達されることを許容するようにスイッチング部140を制御する。
プロセッサ160は、受信部130から提供される複数の超音波データを用いて超音波映像を形成する。ディスプレイ部170は、プロセッサ160で形成された超音波映像をディスプレイする。
本発明は望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく様々な変形および変更が可能である。
一実施例において、超音波システムは、電圧測定部を備えることができる。電圧測定部は、複数の超音波エコー信号を受信する間、各送信信号の電圧を測定して測定電圧を形成することができる。制御部150は、次の段階を実行するように動作することができる。測定電圧を予め定められたしきい電圧と比較し、測定電圧がしきい電圧以上であれば、各送信信号が受信部130に伝達されるのを遮断するためにスイッチング部140を制御し、測定電圧がしきい電圧以下であれば、各受信信号が受信部130に伝達されるようにスイッチング部140を制御する段階を実行するように動作することができる。
100 超音波システム
110 送信部
120 超音波プローブ
130 受信部
140 送受信スイッチング部
150 制御部
160 プロセッサ
170 ディスプレイ部
240 スイッチングモジュール
D1〜D4 ダイオードブリッジ
SW1 第1のスイッチ
SW2 第2のスイッチ

Claims (4)

  1. 複数の送信信号を形成する送信部と、
    前記複数の送信信号を複数の超音波信号に変換し、前記複数の超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される複数のエコー信号を受信し、前記複数のエコー信号に基づいて複数の受信信号を形成する超音波プローブと、
    前記複数の受信信号を受信する受信部と、
    前記送信部、前記超音波プローブおよび前記受信部に連結されたスイッチング部と、
    前記複数の送信信号のそれぞれに対する電圧を測定して測定電圧を形成する電圧測定部と、
    前記測定電圧を予め定められたしきい電圧と比較して、前記測定電圧が前記しきい電圧以上であれば、前記送信信号が前記受信部に伝達されるのを遮断するために前記スイッチング部を制御し、前記測定電圧が前記しきい電圧以下であれば、前記受信信号が前記受信部に伝達されるようにスイッチング部を制御する制御部と
    を備えることを特徴とする超音波システム。
  2. 前記スイッチング部は、前記送信部および前記受信部に連結されたダイオードブリッジを含み、
    前記制御部は、前記ダイオードブリッジを制御することを特徴とする請求項に記載の超音波システム。
  3. 前記スイッチング部は、前記ダイオードブリッジに連結されたスイッチングモジュールをさらに備えることを特徴とする請求項に記載の超音波システム。
  4. 複数の送信信号を形成する送信部と、
    前記複数の送信信号を複数の超音波信号に変換して前記複数の超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される複数のエコー信号を受信し、前記複数のエコー信号に基づいて複数の受信信号を形成する超音波プローブと、
    前記複数の受信信号を受信する受信部と、
    前記送信部、前記超音波プローブおよび前記受信部に連結されるスイッチング部と、
    前記複数の送信受信信号のそれぞれに対する電圧を測定して測定電圧を形成する電圧測定部と、
    ブロッキング(blocking)指示に応答して対応する送信信号が前記受信部へ伝達されることを防ぐように前記スイッチング部を制御し、非ブロッキング(non−blocking)指示に応答して対応する受信信号が前記受信部へ伝達されることを許容するようにスイッチング部を制御する制御部と
    を備えることを特徴とする超音波システム。
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