JP3959048B2

JP3959048B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

Info

Publication number: JP3959048B2
Application number: JP2003181086A
Authority: JP
Inventors: 竹内　　秀樹
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP2005013408A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に、超音波診断装置における送信信号及び受信信号の伝送に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、送受波器としての振動素子、振動素子へ送信信号を供給する送信回路、振動素子からの受信信号を処理する受信回路、振動素子と送信回路及び受信回路との間に設けられた信号線、などを有する。従来において、典型的には、送信信号及び受信信号とも電圧信号として伝送される。送信信号は例えば１００Ｖｐｐにも及ぶ高圧の電圧信号であるのに対し、受信信号は微弱な電圧信号である。送信信号及び受信信号が、送受兼用の振動素子について共通の信号線上に伝送される場合もあるし、送信専用素子及び受信専用素子について送信用信号線及び受信用信号線上に伝送される場合もある。受信信号が電圧信号として信号線上を伝送される場合、その信号線が有するキャパシタ成分がその信号を減衰させる。なお、近時、多素子化の背景にあって、プローブケーブルを細くすることが望まれている。
【０００３】
ところで、特許文献１には、振動素子からの受信信号が電圧信号から電流信号に変換され、その電流信号としての受信信号を信号線を介して装置本体の受信部へ伝送する技術が開示されている。受信部の入力段には、入力インピーダンスが実質的にゼロオームの回路が設けられ、これによって電流信号での受信信号の伝送が達成されている。このような構成によれば、理論上、信号線のキャパシタの影響を受けないで受信信号を伝送できるという顕著な利点がある。特許文献２には、超音波診断装置の信号伝送回路の一例が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３６５１３号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９０３２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では電流信号としての受信信号の伝送に注目しており、送信信号の伝送、特に、共通の信号線に電圧信号としての送信信号及び電流信号としての受信信号をともに流す技術については具体的に開示されていない。
【０００６】
本発明の目的は、送信信号及び受信信号の新しい伝送方式を実現することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、受信信号の劣化を回避しつつ、信号線の本数を削減できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、超音波を送受波する送受波器と、送信信号を生成する送信回路と、受信信号を処理する受信回路と、を備えた送受信回路と、前記送受波器と前記送受信回路との間に設けられた信号線と、前記信号線の一端と前記送受信回路との間に設けられた第１伝送回路と、前記信号線の他端と前記送受波器との間に設けられた第２伝送回路と、を備えた伝送手段と、を含み、前記第１伝送回路は、前記送受信回路からの送信信号を電圧信号として前記信号線へ伝送し、且つ、前記信号線からの受信信号を電流信号として入力してその受信信号を前記送受信回路へ出力し、前記第２伝送回路は、前記信号線からの電圧信号としての送信信号を前記送受波器へ出力し、且つ、前記送受波器からの受信信号を電流信号として前記信号線へ伝送し、共通の信号線に対して、電圧信号としての送信信号が伝送され、且つ、電流信号としての受信信号が伝送されることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、信号線の両側に第１伝送回路及び第２伝送回路が設けられる。それらは、両者相俟って伝送手段を構成し、その伝送手段は、送信信号を電圧信号として伝送し、受信信号を電流信号として伝送する。よって、１つの信号線に送信信号及び受信信号を流すことができ、特に受信信号が電流信号として取り扱われるために、電圧信号として伝送する場合に生じる各種の問題を解消、軽減できる。例えば、信号線の容量成分による信号減衰及び周波数特性の劣化などの問題を改善できる。
【００１０】
望ましくは、前記第１伝送回路は、受信時に、前記信号線からの受信信号を電流信号として入力する終端回路と、送信時に、前記送受信回路からの送信信号を前記終端回路を迂回して前記信号線へ伝送する第１バイパス回路と、を含む。ここの構成によれば、第１バイパス回路によって、受信時に動作する終端回路を経由することなく送信信号が信号線に送り出される。この構成によれば、後述の第１保護回路と相俟って、終端回路が保護される。送信信号は一般に１００Ｖ程度の電圧信号であるが、低インピーダンス型の振動素子を用いる場合などにおいて、数十Ｖ又は数Ｖ程度（例えば２〜２０Ｖの範囲内のいずれかの電圧）の電圧信号として構成することも可能である。
【００１１】
望ましくは、前記終端回路は、受信時にベース接地回路として動作する終端トランジスタを含み、前記終端トランジスタのエミッタ端子に前記受信信号が入力される。この構成によれば、終端トランジスタがベース接地回路として動作するので、その入力インピーダンスを非常に小さくできる。
【００１２】
望ましくは、前記第１伝送回路は、送信時に、前記終端トランジスタの各端子の電圧を前記送信信号の電圧の上下変動に連動して上下変動させる第１保護回路を含む。この構成によれば、送信時において終端トランジスタを送信電圧から保護できる。
【００１３】
望ましくは、前記終端トランジスタに対してバイアス電流を流すバイアス回路が設けられ、前記バイアス電流は前記信号線を介して前記第２側伝送回路に流れ込む。つまり、第１伝送回路から信号線へバイアス電流が流され、そのバイアス電流は第２伝送回路側に引き込まれる。受信信号が生じると、それを反映した電流信号が生成され、その大小によって第１伝送回路から流すバイアス電流が増減し、その増減によって受信情報が伝達される。場合によっては、バイアス電流の向きを逆にすることもできる。また、バイアス電流を常に流すのではなく、必要な期間に限って流すようにしてもよい。
【００１４】
望ましくは、前記第２伝送回路は、前記送受波器からの受信信号を電流信号に変換して前記信号線へ伝送する電圧電流変換回路を含む。望ましくは、前記電圧電流変換回路は、エミッタ接地回路として動作する変換トランジスタを含み、前記送受波器からの受信信号が前記変換トランジスタのベース端子に入力される。
【００１５】
望ましくは、前記送受波器は、送信素子及び受信素子からなる素子ペアによって構成され、前記送信素子には前記送信信号が供給され、前記受信素子には前記変換トランジスタのベース端子が接続され、前記第２伝送回路は、送信時に前記信号線から送信信号が前記変換トランジスタへ流れ込むことを防止するスイッチ回路を有する。この構成によって、送信時にスイッチ回路によって変換トランジスタが送信信号から保護される。
【００１６】
望ましくは、前記送受波器は、送受信兼用の振動素子によって構成され、前記第２伝送回路は、送信時に前記信号線からの送信信号を前記変換トランジスタを迂回して前記振動素子へ供給する第２バイパス回路を含む。この構成により、送信信号を変換トランジスタを迂回して振動素子へ供給することができる。
【００１７】
望ましくは、前記第２伝送回路は、送信時に、前記変換トランジスタの各端子の電圧を前記送信信号の電圧の上下変動に連動して上下変動させる第２保護回路を含む。この構成によれば、送信信号から変換トランジスタが保護される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の要部構成がブロック図として示されている。
【００２０】
図１に示す実施形態において、プローブ１０は生体に対して超音波の送受波を行う超音波探触子である。アレイ振動子１２は、数千にも及ぶ二次元配列された複数の振動素子１４からなる２Ｄアレイ振動子である。このアレイ振動子１２によって超音波ビームが二次元走査され、これにて三次元エコーデータ取込空間が形成される。超音波ビームの走査方式としては電子セクタ走査などをあげることができる。プローブ１０には、図１に示す例において、複数のプローブ側伝送回路（第２伝送回路）１８からなる伝送回路群１６が設けられている。各プローブ側伝送回路１８は、各振動素子１４ごとに設けられているが、後述のように、送信用振動素子及び受信用振動素子からなる素子ペアごとにプローブ側伝送回路１８を設けるようにしてもよい。各プローブ側伝送回路１８は、信号線からの電圧信号としての送信信号を振動素子へ供給する機能、及び、受信信号を電流信号として信号線へ伝送する機能、を有するが、これについては後に詳述する。ケーブル２０は、プローブ１０と装置本体との間に設けられ、複数の信号線を収容したものである。
【００２１】
ケーブル２０における装置本体側には、複数の本体側伝送回路（第１伝送回路）２４によって構成される伝送回路群２２が設けられる。その伝送回路群２２は、装置本体内に収容されてもよいし、プローブコネクタ内に収容されてもよい。個々の本体側伝送回路２４は、各プローブ側伝送回路１８に対応して設けられる。つまり、１つのプローブ側伝送回路１８及び１つの本体側伝送回路２４で１つの伝送手段が構成される。各本体側伝送回路２４は、送信信号を電圧信号として信号線へ送り出す機能と、受信信号を電流信号として入力する機能と、を有するが、これについては後に詳述する。
【００２２】
装置本体内には、各本体側伝送回路２４（つまり送受信チャンネル）ごとに送受信回路２６が設けられる。よって、装置本体内にはチャンネル数に応じた個数の送受信回路２６が設けられる。各送受信回路２６は受信回路２８Ａ及び送信回路２８Ｂで構成される。送信回路２８Ｂは、波形生成器、Ｄ／Ａ変換器、出力アンプなどを有する。受信回路２８Ａは、受信アンプ、Ａ／Ｄ変換器、遅延器などを有する。遅延処理された複数の受信信号が図示されていない加算器で加算され、これによっていわゆる整相加算が実施される。なお、整相加算を二段階で行うことも可能である。例えば、初段の整相加算をプローブ１０内で行って、それにより得られた整相加算信号を上記伝送手段を用いて伝送するようにしてもよい。
【００２３】
次に、図２及び図３を用いて、伝送手段の具体的な構成例について説明する。
【００２４】
図２には、伝送手段の第１例が示されている。上述したように、伝送手段は、信号線２０Ａを介して接続されたプローブ側伝送回路（第２伝送回路）１８及び本体側伝送回路（第１伝送回路）２４で構成される。
【００２５】
まず、本体側伝送回路２４について詳述する。この本体側伝送回路２４は、大別して、終端回路２０２、バイアス生成回路２０８、バイパス回路２０４、及び、保護回路２０６で構成される。
【００２６】
終端回路２０２は、受信時にベース接地回路として機能するトランジスタＱ１を有する。よって、その入力インピーダンスは非常に小さく、電流信号として受信信号を入力することにより、従来例で説明した各種の問題を解消、軽減できる。トランジスタＱ１のエミッタ端子１０８が信号線２０Ａに接続され、そのコレクタ端子はバイアス生成回路２０８に接続されている。そのベース端子１０４には、保護回路２０６が接続され、また、抵抗Ｒ３を介して端子２００が接続されている。ここで、端子２００は、送信信号を受け入れ、また受信信号を出力する端子である。つまり、この端子２００に図１に示した送信回路２８Ｂ及び受信回路２８Ａが接続される。トランジスタＱ１のエミッタ端子とベース端子との間には保護用ダイオードＤ３が設けられている。
【００２７】
バイアス生成回路２０８は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４などを含み、トランジスタＱ１を直流的に一定電圧に保持する。この電圧が信号線２０Ａを介してプローブ側伝送回路１８の電源電圧となる。プローブ側で受信信号としての電流信号が生じると、その電流値の大小が破線１０２で示すように、トランジスタＱ１のコレクタ電流の変化として現れる。その変化が受信回路２８Ａの入力抵抗によって電圧変化に変換される。
【００２８】
バイパス回路２０４は、コンデンサＣ２、互いに逆向き接続されたダイオードＤ４，Ｄ５を有する。送信時において、端子２００から入力された送信信号は、コンデンサＣ６を介して、バイパス回路２０４を通過し、その送信信号が信号線２０Ａへ送出される。この様子が図２において破線１００で示されている。
【００２９】
本体側伝送回路２４は、保護回路２０６を含んでいる。保護回路２０６は、バイアス生成回路２０８の一部と共用になっており、接続点１０６に向かって対向する２つのダイオードＤ１，Ｄ２、接続点とグランドとの間に設けられた抵抗Ｒ４、コンデンサＣ１などによって構成される。電源３０とグランドの間には抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１が設けられ、その抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との間にダイオードＤ２のアノードが接続される。ダイオードＤ１及びＤ２は、定常時にオン状態にある。これは、バイアス生成回路２０８で生じた電流の一部がダイオードＤ１をオンし、また、電源３０から抵抗Ｒ２を介して流れる電流がダイオードＤ２をオンするためである。一方、送信時において負側成分が生じると、ダイオードＤ１がオフとなり、正側成分が生じると、ダイオードＤ２がオフとなる。この動作により、トランジスタＱ１のベース、エミッタ、コレクタの各電位が送信信号の電圧に連動してともに上下する。つまり、送信時にトランジスタＱ１は機能せず、かつ、送信信号から保護される。
【００３０】
以上整理すると、送信時には、トランジスタＱ１は機能せず、端子２００から入力された送信信号がバイパス回路２０４を介して信号線２０Ａへ送出される。一方、受信時には、信号線２０Ａに伝送される受信信号（電流情報）が、ベース接地されたトランジスタＱ１のエミッタ端子１０８に与えられ、その電流信号がトランジスタＱ１のコレクタ電流の変化として検出される。そのコレクタ電流の変化が受信回路２８Ａの入力抵抗によって電圧変動として現れる。送信時には上記のようにトランジスタＱ１が保護される。
【００３１】
次に、プローブ側伝送回路１８について説明する。プローブ側伝送回路１８は、電圧電流変換回路２１０、保護回路２１４、バイパス回路２１２、その他を含む。図２に示す例では、振動素子１４が送受兼用素子を構成している。
【００３２】
電圧電流変換回路２１０は、この例において、トランジスタＱ２で構成される。トランジスタＱ２のベース端子は、振動素子１４に接続されている。振動素子１４が反射波を受波することによって生成された微弱な電圧信号がトランジスタＱ２のベース端子に供給される。その信号はトランジスタＱ２のエミッタへ流れ込み、それがトランジスタＱ２のコレクタ電流を変化させる。トランジスタＱ２には定常的にコレクタ電流が流されており、受信信号の大小によって、信号線２０Ａを流れる電流の値が変化する。この受信信号の流れが破線１１２で示されている。
【００３３】
バイパス回路２１２は、コンデンサＣ３及び相互に逆向きに接続された２つのダイオードＤ６，Ｄ７で構成される。信号線２０Ａに送信信号が伝送されると、このバイパス回路２１２の作用によって、その送信信号はそのまま振動素子１４へ供給される。これは上述した本体側のバイパス回路２０４と同様の機能である。
【００３４】
なお、プローブ側伝送回路１８において、トランジスタＱ４は温度補償用のトランジスタであり、トランジスタＱ３はトランジスタＱ２を保護するためのダイオード接続されたトランジスタである。それらのトランジスタを省略することも可能である。
【００３５】
保護回路２１４は、互いに対向接続された２つのダイオードＤ８，Ｄ９を有する。それらの中間点とグランドとの間には抵抗Ｒ１０が設けられている。信号線２０Ａとグランドとの間には抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ４が設けられ、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ４との間にダイオードＤ９のアノード端子が接続されている。それらのダイオードＤ８，Ｄ９は、上記のダイオードＤ１，Ｄ２と同様に動作する。つまり、定常時には、Ｑ１のエミッタ電圧が信号線２０Ａを介してプローブ側伝送回路１８の電源電圧となり、ダイオードＤ８に電流ｉ３が流され、トランジスタＤ９にも電流ｉ２が流される。そして、それらの電流を合計した電流ｉ４が抵抗Ｒ１０を流れる。一方、送信時において、送信信号の負側では、ダイオードＤ８がオフとなり、送信信号の正側ではダイオードＤ９がオフとなる。これにより、送信時には、トランジスタＱ２の各端子電位が送信信号の電圧に連動してともに変動することになり、送信時にトランジスタＱ２は実質的に機能せず、また保護される。
【００３６】
以上整理すると、プローブ側伝送回路１８は、送信時において、信号線２０Ａからの電圧信号としての送信信号がバイパス回路２１２を経由して振動素子１４へ供給される。その場合に保護回路２１４によりトランジスタＱ２が保護される。一方、受信時には、トランジスタＱ２によって振動素子１４で生じた電圧信号が電流信号に変換され、その電流信号が伝送手段を流れるＱ１のコレクタ電流の電流値を操作するという形式で、本体側伝送回路２４へ伝送される。そして、入力された受信信号の情報が最終的に端子２００へ出力される。このように、本体側伝送回路２４とプローブ側伝送回路１８の両者の協働により、送信信号が電圧信号として伝送され、受信信号が電流信号として伝送される。
【００３７】
次に、図３には、伝送手段の他の例が示されている。図２に示した構成と同様の構成には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図３に示す構成では、送信用振動素子１４Ｂ及び受信用振動素子１４Ａによって送受波器としての素子ペアが構成されている。図３に示す本体側伝送回路２４は、図２に示したものと同一の構成を有するので、図３に示すプローブ側伝送回路１８を中心に説明する。
【００３９】
このプローブ側伝送回路１８は、電圧電流変換回路２１０、保護回路としても機能するスイッチ回路２２０などを有する。電圧電流変換回路２１０はトランジスタＱ５によって構成され、そのベース端子が受信用振動素子１４Ａに接続される。トランジスタＱ６はトランジスタＱ５のベースエミッタ間にダイオード接続され、トランジスタＱ５の保護回路として機能する。このトランジスタＱ６は省略することもできる。なお、＋電源３２と−電源３４との間には、動作条件を定める抵抗Ｒ１２、Ｒ１３が設けられ、抵抗Ｒ１２とＲ１３との間にはコンデンサＣ５を介してグランドが接続されている。上記のトランジスタＱ５は、抵抗Ｒ１１とＲ１２との間に設けられている。トランジスタＱ５のベース端子とグランドとの間には抵抗Ｒ１５が設けられている。
【００４０】
上記のスイッチ回路は、互いにカソードを接続して対向接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１０と、抵抗Ｒ１４とを有する。定常時において、信号線２０Ａを流れる電流はダイオードＤ１０を介して抵抗Ｒ１４に流れ込む（符号ｉ８参照）。また、＋電源３２から抵抗Ｒ１１を介して流される電流の一部がダイオードＤ１１を介して抵抗Ｒ１５に流される。抵抗Ｒ１５は数ＫΩの抵抗値を有する。ダイオードＤ１０及びＤ１１は、定常時にオン状態で、送信時の正側でダイオードＤ１１がオフとなり、送信時の負側でダイオードＤ１０がオフとなる。
【００４１】
上記構成の動作を説明すると、送信時においては、信号線２０Ａから伝送されてくる送信信号が送信用振動素子１４Ｂに印加されるが（破線１１４参照）、その時、スイッチ回路２２０によってその送信信号がトランジスタＱ５に流れ込むことが防止されている。つまり、トランジスタＱ５が保護される。さらに、トランジスタＱ５のコレクタ側が極めて高いインピーダンスとなっているので、受信用振動素子１４Ａが励振されることはない。一方、受信時においては、受信用振動素子１４Ａで微弱の電圧信号が生成されると、その電圧信号がトランジスタＱ５のベース端子に与えられ、ベース電流が流される。これにより、トランジスタＱ５のコレクタ電流が変動する（破線１１６参照）。その結果、スイッチ回路２２０に流れ込む電流ｉ１も変化し、それがトランジスタＱ１のコレクタ電流の変動として現れる。その結果、受信信号が端子２００に現れる。なお、送信用振動素子１４Ｂは数ＫΩのインピーダンスを有し、また、本体側伝送回路の入力インピーダンスは充分低いので、受信信号が送信用振動素子１４Ｂに回り込むことはない。
【００４２】
ちなみに、抵抗Ｒ１３に代えて、定電流源を設けることも可能である。また、プローブ側伝送回路１８における電源３２，３４に代わる電源を装置本体側に設けるようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信信号及び受信信号の新しい伝送方式を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すプローブ側伝送回路及び本体側伝送回路の一例を示す回路図である。
【図３】図１に示すプローブ側伝送回路及び本体側伝送回路の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０プローブ、１４振動素子、１８プローブ側伝送回路（第２伝送回路）、２０ケーブル、２４本体側伝送回路（第１伝送回路）、２８Ａ受信回路、２８Ｂ送信回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to transmission of a transmission signal and a reception signal in the ultrasonic diagnostic apparatus.
[0002]
[Prior art]
The ultrasonic diagnostic apparatus includes a vibration element as a transducer, a transmission circuit that supplies a transmission signal to the vibration element, a reception circuit that processes a reception signal from the vibration element, and between the vibration element, the transmission circuit, and the reception circuit Signal lines, etc. Conventionally, a transmission signal and a reception signal are typically transmitted as voltage signals. For example, the transmission signal is a high voltage signal as high as 100 Vpp, while the reception signal is a weak voltage signal. The transmission signal and the reception signal may be transmitted on a common signal line for the transmission / reception vibration element, or may be transmitted on the transmission signal line and the reception signal line for the transmission dedicated element and the reception dedicated element. . When the received signal is transmitted as a voltage signal on the signal line, the capacitor component of the signal line attenuates the signal. Recently, it has been desired to make the probe cable thinner in the background of increasing the number of elements.
[0003]
By the way, Patent Document 1 discloses a technique in which a received signal from a vibration element is converted from a voltage signal to a current signal, and the received signal as the current signal is transmitted to a receiving unit of the apparatus body via a signal line. Yes. A circuit having an input impedance of substantially zero ohm is provided at the input stage of the receiving unit, thereby achieving transmission of the received signal as a current signal. According to such a configuration, theoretically, there is a remarkable advantage that the received signal can be transmitted without being affected by the capacitor of the signal line. Patent Document 2 shows an example of a signal transmission circuit of an ultrasonic diagnostic apparatus.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-136513 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-290321
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned Patent Document 1, attention is paid to transmission of a reception signal as a current signal. Regarding transmission signal transmission, in particular, a technique of flowing a transmission signal as a voltage signal and a reception signal as a current signal through a common signal line. It is not specifically disclosed.
[0006]
An object of the present invention is to realize a new transmission system for transmission signals and reception signals.
[0007]
Another object of the present invention is to make it possible to reduce the number of signal lines while avoiding deterioration of a received signal.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) The present invention relates to a transmitter / receiver that transmits / receives an ultrasonic wave, a transmitter circuit that generates a transmission signal, and a receiver circuit that processes a received signal, the transmitter / receiver, and the transmitter / receiver A signal line provided between the circuit, a first transmission circuit provided between one end of the signal line and the transmission / reception circuit, and a signal line provided between the other end of the signal line and the transducer. And a second transmission circuit, wherein the first transmission circuit transmits a transmission signal from the transmission / reception circuit to the signal line as a voltage signal, and from the signal line. The reception signal is input as a current signal and the reception signal is output to the transmission / reception circuit, the second transmission circuit outputs a transmission signal as a voltage signal from the signal line to the transducer, and Transmit the received signal from the transducer to the signal line as a current signal , To a common signal line, the transmission signal as a voltage signal is transmitted, and, wherein the received signal as a current signal is transmitted.
[0009]
According to the above configuration, the first transmission circuit and the second transmission circuit are provided on both sides of the signal line. Together, they constitute a transmission means, which transmits the transmission signal as a voltage signal and transmits the reception signal as a current signal. Therefore, a transmission signal and a reception signal can be flowed through one signal line. In particular, since the reception signal is handled as a current signal, various problems that occur when transmitting as a voltage signal can be solved and reduced. For example, it is possible to improve problems such as signal attenuation and frequency characteristic degradation due to the capacitance component of the signal line.
[0010]
Preferably, the first transmission circuit receives a signal received from the signal line as a current signal at the time of reception, and the signal bypasses the terminal circuit at the time of transmission to transmit the signal from the transmission / reception circuit. A first bypass circuit that transmits to the line. According to this configuration, the transmission signal is sent to the signal line by the first bypass circuit without passing through the termination circuit that operates at the time of reception. According to this configuration, the termination circuit is protected in combination with a first protection circuit described later. The transmission signal is generally a voltage signal of about 100 V. However, when a low impedance type vibration element is used, the transmission signal is a voltage signal of about several tens V or several V (for example, any voltage within a range of 2 to 20 V). It is also possible to configure.
[0011]
Preferably, the termination circuit includes a termination transistor that operates as a grounded base circuit during reception, and the reception signal is input to an emitter terminal of the termination transistor. According to this configuration, since the termination transistor operates as a base ground circuit, its input impedance can be made very small.
[0012]
Preferably, the first transmission circuit includes a first protection circuit that fluctuates up and down in conjunction with up and down fluctuations in the voltage of the transmission signal during transmission. According to this configuration, the termination transistor can be protected from the transmission voltage during transmission.
[0013]
Preferably, a bias circuit for supplying a bias current to the termination transistor is provided, and the bias current flows into the second-side transmission circuit via the signal line. That is, a bias current flows from the first transmission circuit to the signal line, and the bias current is drawn to the second transmission circuit side. When the received signal is generated, a current signal reflecting the generated signal is generated, and the bias current flowing from the first transmission circuit is increased or decreased depending on the magnitude, and the received information is transmitted by the increase or decrease. In some cases, the direction of the bias current can be reversed. Further, the bias current is not always supplied, but may be supplied only for a necessary period.
[0014]
Preferably, the second transmission circuit includes a voltage-current conversion circuit that converts a reception signal from the transducer into a current signal and transmits the current signal to the signal line. Preferably, the voltage-current conversion circuit includes a conversion transistor that operates as a grounded emitter circuit, and a reception signal from the transducer is input to a base terminal of the conversion transistor.
[0015]
Preferably, the transducer is configured by an element pair including a transmission element and a reception element, the transmission signal is supplied to the transmission element, and a base terminal of the conversion transistor is connected to the reception element, The second transmission circuit includes a switch circuit that prevents a transmission signal from flowing into the conversion transistor from the signal line during transmission. With this configuration, the conversion transistor is protected from the transmission signal by the switch circuit during transmission.
[0016]
Preferably, the transmitter / receiver is configured by a transmitting / receiving vibration element, and the second transmission circuit supplies a transmission signal from the signal line to the vibration element by bypassing the conversion transistor during transmission. Includes a bypass circuit. With this configuration, the transmission signal can be supplied to the vibration element by bypassing the conversion transistor.
[0017]
Preferably, the second transmission circuit includes a second protection circuit that changes the voltage at each terminal of the conversion transistor in the vertical direction in conjunction with the vertical change in the voltage of the transmission signal during transmission. According to this configuration, the conversion transistor is protected from the transmission signal.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
[0020]
In the embodiment shown in FIG. 1, the probe 10 is an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a living body. The array transducer 12 is a 2D array transducer including a plurality of vibration elements 14 two-dimensionally arranged in thousands. An ultrasonic beam is two-dimensionally scanned by the array transducer 12, thereby forming a three-dimensional echo data capturing space. As an ultrasonic beam scanning method, an electronic sector scanning can be used. In the example shown in FIG. 1, the probe 10 is provided with a transmission circuit group 16 including a plurality of probe-side transmission circuits (second transmission circuits) 18. Each probe-side transmission circuit 18 is provided for each vibration element 14. However, as will be described later, a probe-side transmission circuit 18 is provided for each element pair including a transmission vibration element and a reception vibration element. Also good. Each probe-side transmission circuit 18 has a function of supplying a transmission signal as a voltage signal from a signal line to the vibration element and a function of transmitting a reception signal to the signal line as a current signal. Describe. The cable 20 is provided between the probe 10 and the apparatus main body and accommodates a plurality of signal lines.
[0021]
A transmission circuit group 22 including a plurality of main body side transmission circuits (first transmission circuits) 24 is provided on the apparatus main body side of the cable 20. The transmission circuit group 22 may be accommodated in the apparatus main body or in the probe connector. Each main body side transmission circuit 24 is provided corresponding to each probe side transmission circuit 18. That is, one probe means transmission circuit 18 and one main body side transmission circuit 24 constitute one transmission means. Each main body side transmission circuit 24 has a function of sending a transmission signal to a signal line as a voltage signal and a function of inputting a reception signal as a current signal, which will be described in detail later.
[0022]
In the apparatus main body, a transmission / reception circuit 26 is provided for each main body side transmission circuit 24 (that is, transmission / reception channel). Therefore, the number of transmission / reception circuits 26 corresponding to the number of channels is provided in the apparatus main body. Each transmission / reception circuit 26 includes a reception circuit 28A and a transmission circuit 28B. The transmission circuit 28B includes a waveform generator, a D / A converter, an output amplifier, and the like. The reception circuit 28A includes a reception amplifier, an A / D converter, a delay device, and the like. A plurality of received signals subjected to delay processing are added by an adder (not shown), and so-called phasing addition is performed. It is also possible to perform phasing addition in two stages. For example, the first-stage phasing addition may be performed in the probe 10, and the phasing addition signal obtained thereby may be transmitted using the transmission means.
[0023]
Next, a specific configuration example of the transmission unit will be described with reference to FIGS.
[0024]
FIG. 2 shows a first example of transmission means. As described above, the transmission means includes the probe side transmission circuit (second transmission circuit) 18 and the main body side transmission circuit (first transmission circuit) 24 connected via the signal line 20A.
[0025]
First, the main body side transmission circuit 24 will be described in detail. The main body side transmission circuit 24 is roughly composed of a termination circuit 202, a bias generation circuit 208, a bypass circuit 204, and a protection circuit 206.
[0026]
Termination circuit 202 includes transistor Q1 that functions as a base ground circuit during reception. Therefore, the input impedance is very small, and various problems described in the conventional example can be solved and reduced by inputting the received signal as a current signal. The emitter terminal 108 of the transistor Q1 is connected to the signal line 20A, and the collector terminal thereof is connected to the bias generation circuit 208. A protection circuit 206 is connected to the base terminal 104, and a terminal 200 is connected via a resistor R3. Here, the terminal 200 is a terminal that receives a transmission signal and outputs a reception signal. That is, the transmission circuit 28B and the reception circuit 28A shown in FIG. A protective diode D3 is provided between the emitter terminal and the base terminal of the transistor Q1.
[0027]
The bias generation circuit 208 includes resistors R1, R2, R3, R4 and the like, and holds the transistor Q1 at a constant voltage in a DC manner. This voltage becomes the power supply voltage of the probe-side transmission circuit 18 via the signal line 20A. When a current signal as a reception signal is generated on the probe side, the magnitude of the current value appears as a change in the collector current of the transistor Q1, as indicated by a broken line 102. The change is converted into a voltage change by the input resistance of the receiving circuit 28A.
[0028]
The bypass circuit 204 includes a capacitor C2 and diodes D4 and D5 connected in opposite directions. At the time of transmission, the transmission signal input from the terminal 200 passes through the bypass circuit 204 via the capacitor C6, and the transmission signal is transmitted to the signal line 20A. This is indicated by a broken line 100 in FIG.
[0029]
The main body side transmission circuit 24 includes a protection circuit 206. The protection circuit 206 is shared with a part of the bias generation circuit 208, and includes two diodes D1 and D2 facing toward the connection point 106, a resistor R4 provided between the connection point and the ground, and a capacitor C1. Consists of. A resistor R2 and a capacitor C1 are provided between the power supply 30 and the ground, and an anode of a diode D2 is connected between the resistor R2 and the capacitor C1. The diodes D1 and D2 are in an on state at the steady state. This is because part of the current generated in the bias generation circuit 208 turns on the diode D1, and the current flowing from the power supply 30 via the resistor R2 turns on the diode D2. On the other hand, when a negative component occurs during transmission, the diode D1 is turned off, and when a positive component occurs, the diode D2 is turned off. With this operation, the base, emitter, and collector potentials of the transistor Q1 both rise and fall in conjunction with the voltage of the transmission signal. In other words, the transistor Q1 does not function during transmission and is protected from the transmission signal.
[0030]
In summary, at the time of transmission, the transistor Q1 does not function, and the transmission signal input from the terminal 200 is transmitted to the signal line 20A via the bypass circuit 204. On the other hand, at the time of reception, a reception signal (current information) transmitted to the signal line 20A is given to the emitter terminal 108 of the transistor Q1 whose base is grounded, and the current signal is detected as a change in the collector current of the transistor Q1. The change in the collector current appears as a voltage fluctuation due to the input resistance of the receiving circuit 28A. During transmission, the transistor Q1 is protected as described above.
[0031]
Next, the probe side transmission circuit 18 will be described. The probe-side transmission circuit 18 includes a voltage / current conversion circuit 210, a protection circuit 214, a bypass circuit 212, and others. In the example shown in FIG. 2, the vibration element 14 constitutes a transmission / reception element.
[0032]
In this example, the voltage-current conversion circuit 210 is constituted by a transistor Q2. The base terminal of the transistor Q2 is connected to the vibration element 14. A weak voltage signal generated by the vibration element 14 receiving the reflected wave is supplied to the base terminal of the transistor Q2. The signal flows into the emitter of transistor Q2, which changes the collector current of transistor Q2. A collector current is constantly flowing through the transistor Q2, and the value of the current flowing through the signal line 20A varies depending on the magnitude of the received signal. The flow of this received signal is indicated by a broken line 112.
[0033]
The bypass circuit 212 includes a capacitor C3 and two diodes D6 and D7 connected in opposite directions. When the transmission signal is transmitted to the signal line 20 </ b> A, the transmission signal is supplied to the vibration element 14 as it is by the action of the bypass circuit 212. This is the same function as the bypass circuit 204 on the main body side described above.
[0034]
In the probe-side transmission circuit 18, the transistor Q4 is a temperature compensating transistor, and the transistor Q3 is a diode-connected transistor for protecting the transistor Q2. These transistors can be omitted.
[0035]
The protection circuit 214 includes two diodes D8 and D9 that are opposed to each other. A resistor R10 is provided between the intermediate point and the ground. A resistor R5 and a capacitor C4 are provided between the signal line 20A and the ground, and an anode terminal of a diode D9 is connected between the resistor R5 and the capacitor C4. These diodes D8 and D9 operate in the same manner as the diodes D1 and D2. That is, at the steady state, the emitter voltage of Q1 becomes the power supply voltage of the probe-side transmission circuit 18 via the signal line 20A, the current i3 flows through the diode D8, and the current i2 also flows through the transistor D9. Then, a current i4 obtained by adding these currents flows through the resistor R10. On the other hand, at the time of transmission, the diode D8 is turned off on the negative side of the transmission signal, and the diode D9 is turned off on the positive side of the transmission signal. Thereby, at the time of transmission, each terminal potential of the transistor Q2 fluctuates in conjunction with the voltage of the transmission signal, and the transistor Q2 does not substantially function at the time of transmission and is protected.
[0036]
In summary, in the probe-side transmission circuit 18, a transmission signal as a voltage signal from the signal line 20 </ b> A is supplied to the vibration element 14 via the bypass circuit 212 during transmission. In that case, the protection circuit 214 protects the transistor Q2. On the other hand, at the time of reception, the voltage signal generated in the vibration element 14 by the transistor Q2 is converted into a current signal, and the current signal manipulates the current value of the collector current of Q1 flowing through the transmission means. Is transmitted to. Then, the information of the received reception signal is finally output to the terminal 200. As described above, the transmission signal is transmitted as the voltage signal and the reception signal is transmitted as the current signal by the cooperation of both the main body side transmission circuit 24 and the probe side transmission circuit 18.
[0037]
Next, FIG. 3 shows another example of the transmission means. The same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0038]
In the configuration shown in FIG. 3, an element pair as a transducer is configured by the transmitting vibration element 14B and the receiving vibration element 14A. Since the main body side transmission circuit 24 shown in FIG. 3 has the same configuration as that shown in FIG. 2, the probe side transmission circuit 18 shown in FIG. 3 will be mainly described.
[0039]
The probe-side transmission circuit 18 includes a voltage / current conversion circuit 210, a switch circuit 220 that also functions as a protection circuit, and the like. The voltage-current conversion circuit 210 is constituted by a transistor Q5, and its base terminal is connected to the receiving vibration element 14A. The transistor Q6 is diode-connected between the base and emitter of the transistor Q5 and functions as a protection circuit for the transistor Q5. The transistor Q6 can be omitted. Resistors R12 and R13 that define operating conditions are provided between the + power source 32 and the −power source 34, and a ground is connected between the resistors R12 and R13 via a capacitor C5. The transistor Q5 is provided between the resistors R11 and R12. A resistor R15 is provided between the base terminal of the transistor Q5 and the ground.
[0040]
The switch circuit includes diodes D11 and D10 connected to each other with their cathodes connected to each other and a resistor R14. At a constant time, the current flowing through the signal line 20A flows into the resistor R14 via the diode D10 (see symbol i8). Further, a part of the current flowing from the + power source 32 via the resistor R11 is allowed to flow to the resistor R15 via the diode D11. The resistor R15 has a resistance value of several KΩ. The diodes D10 and D11 are in an on state at a steady state, the diode D11 is turned off on the positive side during transmission, and the diode D10 is turned off on the negative side during transmission.
[0041]
The operation of the above configuration will be described. At the time of transmission, a transmission signal transmitted from the signal line 20A is applied to the transmission vibration element 14B (see the broken line 114). At that time, the transmission signal is transmitted by the switch circuit 220. It is prevented from flowing into the transistor Q5. That is, the transistor Q5 is protected. Further, since the collector side of the transistor Q5 has an extremely high impedance, the receiving vibration element 14A is not excited. On the other hand, at the time of reception, when a weak voltage signal is generated by the receiving vibration element 14A, the voltage signal is applied to the base terminal of the transistor Q5, and a base current flows. As a result, the collector current of the transistor Q5 varies (see the broken line 116). As a result, the current i1 flowing into the switch circuit 220 also changes, which appears as a fluctuation in the collector current of the transistor Q1. As a result, the received signal appears at the terminal 200. The transmitting vibration element 14B has an impedance of several KΩ, and the input impedance of the main body side transmission circuit is sufficiently low, so that the received signal does not wrap around the transmitting vibration element 14B.
[0042]
Incidentally, it is also possible to provide a constant current source instead of the resistor R13. Further, a power source in place of the power sources 32 and 34 in the probe side transmission circuit 18 may be provided on the apparatus main body side.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a new transmission method for a transmission signal and a reception signal can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
2 is a circuit diagram showing an example of a probe side transmission circuit and a main body side transmission circuit shown in FIG. 1; FIG.
3 is a circuit diagram showing another example of the probe side transmission circuit and the main body side transmission circuit shown in FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
10 probe, 14 vibration element, 18 probe side transmission circuit (second transmission circuit), 20 cable, 24 body side transmission circuit (first transmission circuit), 28A reception circuit, 28B transmission circuit.

Claims

A transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves;
A transmission / reception circuit comprising: a transmission circuit that generates a transmission signal; and a reception circuit that processes the reception signal;
A signal line provided between the transducer and the transceiver circuit;
Transmission comprising: a first transmission circuit provided between one end of the signal line and the transmission / reception circuit; and a second transmission circuit provided between the other end of the signal line and the transducer. Means,
Including
The first transmission circuit transmits a transmission signal from the transmission / reception circuit to the signal line as a voltage signal, and also receives a reception signal from the signal line as a current signal and outputs the reception signal to the transmission / reception circuit. And
The second transmission circuit outputs a transmission signal as a voltage signal from the signal line to the transducer, and transmits a reception signal from the transducer as a current signal to the signal line,
A transmission signal as a voltage signal is transmitted to a common signal line, and a reception signal as a current signal is transmitted,
The first transmission circuit includes:
At the time of reception, a termination circuit that inputs a received signal from the signal line as a current signal;
A first bypass circuit that transmits a transmission signal from the transmission / reception circuit to the signal line by bypassing the termination circuit during transmission;
Including
The termination circuit includes a termination transistor that operates as a base ground circuit during reception;
The reception signal is input to the emitter terminal of the termination transistor,
The first transmission circuit includes a first protection circuit that fluctuates up and down in conjunction with up and down fluctuations of the voltage of the transmission signal during transmission,
An ultrasonic diagnostic apparatus.

A transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves;
A transmission / reception circuit comprising: a transmission circuit that generates a transmission signal; and a reception circuit that processes the reception signal;
A signal line provided between the transducer and the transceiver circuit;
Transmission comprising: a first transmission circuit provided between one end of the signal line and the transmission / reception circuit; and a second transmission circuit provided between the other end of the signal line and the transducer. Means,
Including
The first transmission circuit transmits a transmission signal from the transmission / reception circuit to the signal line as a voltage signal, and also receives a reception signal from the signal line as a current signal and outputs the reception signal to the transmission / reception circuit. And
The second transmission circuit outputs a transmission signal as a voltage signal from the signal line to the transducer, and transmits a reception signal from the transducer as a current signal to the signal line,
A transmission signal as a voltage signal is transmitted to a common signal line, and a reception signal as a current signal is transmitted,
The second transmission circuit includes a voltage-current conversion circuit that converts a reception signal from the transducer into a current signal and transmits the current signal to the signal line,
The voltage-current conversion circuit includes a conversion transistor that operates as a grounded emitter circuit,
The received signal from the transducer is input to the base terminal of the conversion transistor,
The transducer is composed of a transmitting / receiving vibration element,
The second transmission circuit includes a second bypass circuit that supplies a transmission signal from the signal line to the vibration element by bypassing the conversion transistor at the time of transmission,
The second transmission circuit includes a second protection circuit that changes the voltage of each terminal of the conversion transistor up and down in synchronization with the up and down change of the voltage of the transmission signal during transmission.
An ultrasonic diagnostic apparatus.