JPH0328939B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続波超音波による受波信号の整相
加算をサブアレイビームフオーマと主ビームオー
マとに分割して処理し、負帰還回路を用いて固定
反射成分を除去するフエーズドアレイ方式連続波
ドプラシステムのMTI装置に関する。

（従来の技術） 超音波信号を被検体に照射すると被検体内の組
織等の反射体からエコーが戻つてくるが、この反
射体が運動していると、ドプラ効果により受信さ
れるエコーの周波数は送信周波数とは異なつた周
波数となり、反射体が探触子の方に向かつて動い
ているときは受信周波数は送信周波数より高く、
逆に遠ざかるときは低くなる。そして、その周波
数偏移は反射体の運動速度に比例する。このドプ
ラ効果を利用して例えば心臓や血管を流れる血液
の速さを知ることができる。このため、例えば指
の先端部を廻流する末梢血行を検出するための血
流計とか、胎児の心拍動検出のための胎児心拍動
検出器等が実用化されている。

ところが、連続波（以下CWという）ドプラ方
式を用いた場合に種々の問題点がある。CWドプ
ラ方式では送信が連続して行われているため、受
信側に常時大きな送信信号が混入してしまい、電
子回路が飽和して正常動作を保てなくなるため、
送信用探触子と受信用探触子とに分けて別々に使
用している。フエーズドアレイ形の探触子の場合
は多数ある振動子エレメントを大略２つの群に分
割して送信用と受信用に分けて使用しており、送
受のエレメント群の接する部分には使用しない振
動子エレメントを数個遊びエレメントとして設け
て、送信エネルギーが受信用振動子エレメントに
大量に洩れることを防止している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、送信エネルギーの受信用振動子
エレメントへの電気的，音響的な漏洩、又は被検
体内の固定物体からの大振幅の反射波によつて増
幅器や受波ビームフオーマ等が飽和し、又、小振
幅のドプラ信号と同時に増幅検波すると、混変調
歪を起こす等の不具合を発生する。このようなド
プラシフトを受けていない周波数成分の信号を除
去するために、トランスジユーサからの受波信号
を増幅検波した後、これを高域濾波器によりドプ
ラシフト信号の低周波成分を阻止する方法や、受
信高周波信号の周波数近傍において急激な減衰特
性をもち、目的のドプラシフト信号に対して十分
な通過特性をもつたノツチフイルタによりSN比
の向上及び高感度化を計つていた。しかし、この
ようなフイルタは高価であり、又、挿入損失も増
加するので余り実用的でなかつた。

従つて、第２図のような運動物体検出装置が提
唱されている。図において、１は送波部２と受波
部３とを備えた探触子で、送波部２は発振器４か
らの高周波信号で励振されて超音波信号を発生
し、被検体５内に照射する。被検体５からの反射
波は受波部３で受信され、高周波電気信号に変換
され、結合回路６及び高周波増幅器７を経て一対
の復調器９，１０の一方の入力端に入力される。

移相器８は発振器４において発生した高周波信
号を、90゜の位相差をもつた例えば0゜と90゜の２信
号に分離して、復調器９，１０の他方の入力端に
入力する。高周波増幅器７からの入力信号は移相
器８からの高周波信号によつて復調される。これ
らの復調信号は又、低域濾波器（以下LPFとい
う）１３，１４を経て一対の変調器１５，１６に
入力される。LPF１３，１４においては、周波
数の高いドプラ信号を阻止し、直流成分又は周波
数の低いクラツタのみを通過させている。従つ
て、変調器１５，１６に入力される信号は固定物
体からのクラツタ成分のみである。変調器１５，
１６には移相器８から90゜の位相差をもつた高周
波信号がそれぞれ入力されて前記のクラツタ成分
で変調され、合成回路１７で合成され、結合回路
６に入力される。結合回路６に入力された帰還信
号は探触子１からの信号に対して逆位相になつて
いるので入力高周波信号のクラツタ成分は打消さ
れ、既述の回路を経て出力端１１，１２に出力さ
れる。以上の回路によれば、クラツタ成分は除去
されて大振幅の信号による回路の飽和を生ずるこ
とはなく、良好に動作する。

しかしながら、上記の回路は１チヤネルのみに
ついて説明したものであり、例えば64チヤネルの
探触子においては、遊びのエレメントを無視して
考えれば、32個の送受信回路が必要であつて、前
記の復調器９，１０、LPF１３，１４、変調器
１５，１６及び合成回路１７を含む回路を高周波
増幅器７に対する負帰還回路１８と総称すれば、
この負帰還回路１８が32個必要となる。128チヤ
ネルのフエーズドアレイ探触子を用いた場合は64
個も必要となり、大きさからも経済的にも問題で
ある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、より少量の回路の使用によりクラツタ
を消去することのできるフエーズドアレイ方式
CWドプラシステムのMTI装置を実現することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、連続波超音
波による受波信号の整相加算をサブアレイビーム
フオーマと主ビームフオーマとに分割して処理
し、負帰還回路を用いて固定反射成分を除去する
フエーズドアレイ方式連続波ドプラシステムの
MTI装置において、前記サブアレイビームフオ
ーマ以降の回路に固定反射成分のみを帰還する負
帰還回路を設けたことを特徴とするものである。

（作用） サブアレイビームフオーマ以降の段における受
波信号の中、固定反射成分のみを抽出して負帰還
を掛け、固定反射成分を除去する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例の要部の概略構成図
である。図において、第２図と同等の部分には同
じ符号を付しており、改めて説明はしない。３
ａ，３ｂ，…，３ｎは探触子１の受波部３の８個
の振動子エレメントである。振動子エレメントは
全部で32個あつて、その1/4を図示してある。そ
の他の回路は全く同様なので省略する。２０は32
チヤネルの入力信号を８チヤネルづつ分けて整相
加算するサブアレイビームフオーマで、クロスポ
イントスイツチ２１と遅延線２２で構成されてい
る。クロスポイントスイツチ２１は、受信信号を
整相加算する遅延線２２への入力点を選択するた
めのマトリツクス状に配置されたスイツチであ
る。２３は結合回路６の出力信号を増幅する増幅
器で、その出力信号は負帰還回路１８（第２図参
照）を通じて結合回路６に戻されている。２４は
前記の回路を４個入力して整相加算する主ビーム
フオーマで、その出力は増幅器２５により増幅さ
れて次回路へ入力される。

次に上記のように構成された回路の動作を説明
する。８個の振動子エレメント３ａ，３ｂ，…，
３ｎで受波された信号は、電気信号に変換されて
高周波増幅器７ａ，７ｂ，…，７ｎにより増幅さ
れ、サブアレイビームフオーマ２０のクロスポイ
ントスイツチ２１に入力される。クロスポイント
スイツチ２１は予め定められたプログラムに従つ
て前記入力信号を切り替えて遅延線２２に入力
し、遅延線２２は入力信号を整相加算して結合回
路６に出力する。この整相加算された８チヤネル
分の信号は増幅器２３で増幅されて、復調器９，
１０、LPF１３，１４、変調器１５，１６及び
合成回路１７で構成される負帰還回路１８により
結合回路６に逆位相で帰還され、クラツタが消去
される。このクラツタを消去された受信信号は増
幅器２３で再び増幅されて主ビームフオーマ２４
に入力される。主ビームフオーマ２４には他の
各々８チヤネルづつの信号を整相加算した３回路
の信号が同時に入力されていて、４回路の信号を
整相加算する。このように32チヤネルの信号が整
相加算された出力と信号は増幅器２５で増幅され
次段の回路に入力される。

このように負帰還回路による固定反射成分の除
去を、エレメント（チヤネル）毎に行う代わりに
サブアレイを単位としてその部分整相出力を得る
毎に行うことの利点は、この程度のサブアレイの
単位では、固定反射が最悪事態として全部のエレ
メントについて同相で加算されたとしてもなお、
増幅器の飽和を来すほどの大レベルにはならない
ので前記負帰還回路は目的どおり動作することが
でき、もつて実質的に、全エレメントに個別にこ
のような負帰還回路を設けた時よりはるかに少量
の回路で固定反射の除去を行い得ることである。

以上説明したように、本実施例によれば、負帰
還回路１８の所要数は４個のみであり、更にこれ
をやや拡張して４ネヤネル毎のサブアレイビーム
フオーマを用いても負帰還回路１８の所要数は８
個ですむことになり、いずれも複雑な負帰還回路
の所要数をエレメント（チヤネル）数よりも激減
させることができる。従つて、送受エレメント間
の結合を問題にしなくてもよくなり、送受エレメ
ント間に設けた遊びのエレメントが必要なくなつ
て、探触子の利用効率がよくなる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。第３図に示すような位置に負帰還回路１８
を設けることができる。図において、第１図と同
等な部分には同じ符号を付してある。図中、３０
は負帰還回路１８を接続するために遅延線２２に
分布結合させた遅延線である。この場合は増幅器
２３の出力点を被管理点としてサブアレイビーム
フオーマ２０の遅延線２２に負帰還回路１８を遅
延線３０を介して分布結合させることにより帰還
させたものである。負帰還回路１８の所要数は第
１図の実施例と同様に４個でよい。但し、遅延線
３０が余分に４個必要となる。

第４図は他の実施例の回路図である。図におい
て、第１図と同等の部分には同じ符号を付してあ
る。図中、４０は遅延線４１と相俟つて主ビーム
フオーマ２４を構成するクロスポイントスイツ
チ、４２は負帰還回路１８を接続するために遅延
線４１に分布結合させた遅延線である。この実施
例では、増幅器２５の出力点を被管理点として、
主ビームフオーマ２４の遅延線４１に負帰還回路
１８を遅延線４２を介して分布結合させることに
より帰還させたものである。この方法では帰還回
路１８の所要数は１個でよいが、初段の高周波増
幅器７から主ビームフオーマ２４を構成するクロ
スポイントスイツチ４０までの間の飽和には対処
できないため、クラツタの比較的小さい場合に用
いることができる。

第５図は更に他の実施例である。図において、
第１図，第４図と同等の部分には同じ符号を用い
てある。この実施例では、増幅器２５の出力点を
被管理点として、増幅器２５の入力点に設けた結
合回路６に負帰還回路１８を結合されて、帰還さ
せたものである。この方法も帰還回路１８の所要
数は１個でよく、負帰還回路１８の挿入も容易で
あるが、増幅器２５以降の回路に対する飽和防止
に止まるので、クラツタの小さい場合に用いるこ
とができる。

第１図，第３図の実施例において、８チヤネル
のサブアレイビームフオーマを使用した場合につ
いて説明したが、４チヤネルのサブアレイビーム
フオーマを用いた場合でも差支えない。但し、負
帰還回路の所要数は増加する。

（発明の効果） 以上詳細に説明たように、本発明によれば、ク
ラツタを消去するために複雑な回路である負帰還
回路の所要数を減少させることができて小型化に
も経済的にもその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成図、第２
図は従来のMTI装置の図、第３図は本発明の他
の実施例の要部構成図、第４図は本発明の更に他
の実施例の要部構成図、第５図は本発明の更に他
の実施例の要部構成図である。 １…探触子、２…送波部、３…受波部、４…発
振器、６…結合回路、７…高周波増幅器、８…移
相器、９，１０…復調器、１３，１４…LPF、
１５，１６…変調器、１７…合成回路、２０…サ
ブアレイビームフオーマ、２１，４０…クロスポ
イントスイツチ、２２，３０，４１，４２…遅延
線、２３，２５…増幅器、２４…主ビームフオー
マ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続波超音波による受波信号の整相加算をサ
   ブアレイビームフオーマと主ビームフオーマとに
   分割して処理し、負帰還回路を用いて固定反射成
   分を除去するフエーズドアレイ方式連続波ドプラ
   システムのMTI装置において、前記サブアレイ
   ビームフオーマ以降の回路に固定反射成分のみを
   帰還する負帰還回路を設けたことを特徴とするフ
   エーズドアレイ方式連続波ドプラシステムの
   MTI装置。 ２ 前記負帰還回路を前記サブアレイビームフオ
   ーマの出力信号を増幅する手段の出力端と入力端
   の間に設けることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のフエーズドアレイ方式連続波ドプラシ
   ステムのMTI装置。 ３ 前記負帰還回路を前記主ビームフオーマの入
   力端から前記サブアレイビームフオーマの遅延線
   入力端に結合させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のフエーズドアレイ方式連続波ド
   プラシステムのMTI装置。 ４ 前記負帰還回路を前記主ビームフオーマ出力
   信号を増幅する増幅手段の出力端から前記主ビー
   ムフオーマの遅延線入力端に結合させることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のフエーズド
   アレイ方式連続波ドプラシステムのMTI装置。 ５ 前記負帰還回路を前記主ビームフオーマ出力
   信号を増幅する増幅手段の出力端から入力端の間
   に設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のフエーズドアレイ方式連続波ドプラシステ
   ムのMTI装置。