专利名称：超声波诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波来生成超声波断层图像的超声波诊断装置。
背景技术：
以往，公知一种使用压电元件的超声波探头，但近年来开发了一种使用宽频带的静电电容式的超声波振子(称为C-MUT)的超声波探头。例如，如作为第一现有例的日本特表2008-516683号公报所公开那样，提出了一种能够连接这种超声波探头来进行使用的超声波诊断装置。C-MUT是如下的结构在硅基板上设置空洞并在空洞的上部和下部设置电极。通过对这些电极施加偏置电压和超声波驱动信号来使空洞上部的膜振动以发送超声波，并利用上部的膜检测返回的回波信号，从而实现超声波的发送接收。能够利用MEMS (Micro Electro Mechanical Systems 微电子机械系统)处理来实现C-MUT，一个元件的尺寸也小，因此能够使C-MUT比压电振子小。还提出了如下一种装置将能够比压电振子小的C-MUT与驱动轴相连接，利用于极细的超声波探头中。另外，存在如下一种超声波诊断装置并排地安装多个超声波振子，选择多个超声波振子中的几个超声波振子来进行发送接收，由此获得超声波断层图像。在该超声波诊断装置中，需要与所选择的超声波振子数相同数量的布线。为了减少布线，在作为第二现有例的W02001/021072号公报中公开了一种在接近
超声波振子的探头前端部分上安装多路转接器的结构。如上所述，在利用驱动轴使C-MUT机械性地转动的超声波探头的情况下，当将该超声波探头插入到弯曲的细管腔时，驱动轴的随动性有时会变差，由于不均勻转动等会容易发生污损图像等。另外，在并排地安装多个超声波振子的情况下，需要与超声波振子的元件数相同数量的布线，如果超声波振子的元件数多，则由于成束的布线而导致超声波探头的外径变粗。为了解决该问题，还提出了一种在超声波探头的前端部上安装多路转接器的解决方法。但是，为了进行用于如第二现有例那样利用多路转接器来选择超声波振子的切换还需要信号线，难以适用于将导管等细管腔作为对象的超声波探头。因此，期望一种能够适用于广泛的用途的结构，该结构能够将传输用于对多个超声波振子发送接收超声波的发送接收信号的发送接收信号线复用，来选择性地利用实际进行超声波发送接收的超声波振子，由此不需要用于选择超声波振子的新的信号线，也能够适用于外径细的超声波探头等。本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供如下一种超声波诊断装置能够将发送接收信号线复用，从多个超声波振子中选择实际用于超声波发送接收的超声波振子来进行驱动，由此能够适用于广泛的用途
发明内容
用于解决问题的方案本发明是一种超声波诊断装置，其具有多个超声波振子，该超声波诊断装置的特征在于，还具有发送接收信号线，其传输在上述多个超声波振子之间进行超声波的发送接收的发送接收信号；以及信号辨别部，其设置在上述多个超声波振子的附近，对与形成上述发送接收信号的发送信号同步进行发送的、用于选择作为驱动对象的超声波振子的选择信号或者读出该选择信号的读出信号进行辨别，根据辨别结果将上述作为驱动对象的超声波振子与上述发送接收信号线进行电连接，其中，上述发送接收信号线将上述选择信号或者上述读出信号兼用作上述发送接收信号来进行传输。
图1是表示本发明的第一实施方式的超声波诊断装置的外观的图。图2是表示第一实施方式的超声波诊断装置的结构的框图。图3是表示第一实施方式中的超声波振子阵列的一部分的图。图4是表示信号辨别部的结构的框图。图5是表示输入到信号辨别部的发送信号的波形等的图。图6是以对作为构成超声波振子阵列的多个超声波振子的多个C-MUT进行一个接一个地依次电性选择的方式来进行切换并驱动的情况和利用驱动轴对现有例的一个超声波振子进行机械性地旋转驱动来扫描超声波的情况的说明图。图7是表示本发明的第二实施方式的超声波诊断装置的结构的框图。图8是表示第二实施方式的超声波振子阵列的一部分的图。图9是表示信号辨别部的结构的框图。图10是表示本发明的第三实施方式中的信号辨别部周边的结构的框图。图11是第三实施方式中经由发送接收信号线将选择信号存储到查询表(LUT)的动作和在发送信号中混合LUT用时钟并选择超声波振子的动作的说明图。图12是分别表示LUT中存储的设定模式A和设定模式B的表。图13是表示第三实施方式适用于三电极型的静电电容式的超声波振子(C-MUT) 的情况下的信号辨别部周边部的结构的图。图14是表示本发明的第四实施方式的超声波诊断装置的结构的框图。图15是表示第四实施方式中信号辨别部周边部的结构例的图。
具体实施例方式下面，参照
本发明的实施方式。(第一实施方式)图1表示本发明的第一实施方式的超声波诊断装置1的外观，图2表示其内部结构例。如图1所示，超声波诊断装置1具有超声波探头2，其设置有超声波振子阵列；超声波观测装置(以下简称为观测装置)3，其与该超声波探头2相连接；以及作为显示装置的监视器4，其连接于该观测装置3，显示超声波断层图像。超声波探头2具有插入到被检体的血管等的管腔内的细长的插入部5、设置在该插入部5的基端的把持部6以及从该把持部6延伸出的线缆部7，设置于该线缆部7的端部的连接器7A以装卸自如的方式连接于观测装置3的连接器插座(未图示)。在插入部5的前端部，作为多个超声波振子，设置有例如图1的放大图所示那样的包括多个静电电容式的超声波振子((Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer 略记为C-MUT) 8a、8b、8c、. . .、8n的超声波振子阵列10。在圆筒形的插入部5
中，在让超声波通过的外壳盖的内侧，以将长方形的板状的多个C-MUT 8a、8b.....8η形成
圆环的方式来进行配置。如图2和图3所示，构成超声波振子阵列10的多个C-MUT8a、m3.....8n经由设置
在多个C-MUT 8a、8b.....8n的附近的信号辨别部9a、9b.....9n与发送接收信号线IlA相
连接，该发送接收信号线IlA贯穿在插入部5内，传输发送信号和接收信号。如图2所示，发送接收信号线IlA经由连接器7A与观测装置3内部的发送接收信号线IlB的一端相连接。该发送接收信号线IlB与输出直流(DC)偏置电压(仅略记为DC偏压)的DC偏压输出部12相连接，并且经由DC切割部13与发送部14和接收部15相连接，该DC切割部 13由切割DC偏压的电容器构成。发送部14具有发送信号输出部(或者发送信号生成部)16，其输出或者生成发送信号；以及信号混合部(或者信号叠加部)17，其将振子选择信号(略记为选择信号) 混合(或者叠加)到该发送信号中，该振子选择信号选择用于超声波的发送接收的C-MUT 8i (i = a、b、…、η) ο另外，控制部18对从发送信号输出部16输出的发送信号的输出时刻进行控制，并且对信号混合部17的选择信号的输出时刻进行控制。并且，信号混合部17在控制部18的控制下将用于振子选择的各选择信号混合(叠加)到各发送信号的输出波形之前。也就是说，在本实施方式中，生成一种叠加与发送信号同步的选择信号而得到的信号形态的发送信号。叠加选择信号而得到的发送信号成为后述图5那样。从发送部14输出的、叠加该选择信号而得到的发送信号还与由DC偏压输出部12 产生的DC偏压相叠加，经由发送接收信号线IlB发送到超声波探头2的发送接收信号线 IlA侧。并且，经由该发送接收信号线IlA传输来的发送信号输入到信号辨别部9i，该信号辨别部9i配置在超声波探头2的前端部。在本实施方式中，为了能够根据η个发送信号依次对构成超声波振子阵列10的多个(η个)C-MUT 8a、8b、· · ·、8n进行电性驱动，将用于分别选择C-MUT 8a、8b、· · ·、8n的选择信号混合(叠加)到各发送信号的信号波形之前。并且，设置在发送接收信号线1IA上的信号辨别部9i根据选择信号辨别是否为驱动对象的C-MUT 8i，根据辨别结果对后述的门电路34i进行开闭动作(打开/关闭)，其中， 发送接收信号线IlA对使C-MUT 8a、8b.....8η进行发送接收的发送接收信号进行传输。此外，根据图2可知，除了与地线(端子)相连接的接地线(GND线)，贯穿在超声波探头2内的信号线仅为一根发送接收信号线11Α，实现了适于使超声波探头2的插入部5 的外径变细的结构。如图2所示，C-MUT 8i配置为上部电极21i与下部电极22i隔着空洞部相向配置。 上部电极21i经由信号线23i与地线(附图中的G)相连接，下部电极22i经由信号线24i与信号辨别部9i的一端相连接。并且，该信号辨别部9i的另一端与共用的发送接收信号线IlA相连接。C-MUT 8i在对上部电极21i与下部电极22i之间施加了 DC偏压的状态下施加发送信号，由此使面对空洞的例如上部电极21i侧的膜振动来发送超声波。另外，当在施加了 DC偏压的状态下接收超声波时，面对空洞的膜振动，产生作为电信号的超声波的接收信号。该接收信号经由信号辨别部9i输入到观测装置3内的接收部15。该接收信号由构成该接收部15的放大器部25放大后输入到接收信号处理部26。该接收信号处理部26 根据接收信号进行生成超声波断层图像的信号处理，将通过信号处理而生成的超声波断层图像的影像信号输出到监视器4，在监视器4的显示面显示超声波断层图像。另外，观测装置3内的控制部18还进行对DC偏压输出部12、接收信号处理部沈的控制动作。另外，还设置操作部19，该操作部19用于输入通过该控制部18对观测装置3 的动作进行控制各种操作信号。本实施方式是超声波诊断装置1，该超声波诊断装置1具有作为多个超声波振子
的多个C-MUT 8a、8b.....8η，具备发送接收信号线11Α，该发送接收信号线IlA传输在上述
多个超声波振子之间进行超声波的发送接收的发送接收信号。另外，该超声波诊断装置1的特征在于，具备信号辨别部9a、9b.....9η，该信号辨
别部9a、9b.....9η设置在上述多个超声波振子的附近，对与形成上述发送接收信号的发
送信号同步地发送的、用于选择驱动对象的超声波振子的选择信号进行辨别，根据辨别结果将上述驱动对象的超声波振子电连接到上述发送接收信号线11Α，上述发送接收信号线 IlA将上述选择信号兼用(混合)作上述发送接收信号来进行传输。此外，在后述的第三实施方式中，发送叠加至上述发送信号的(取代上述选择信号的)读出信号，信号辨别部61对作为读出信号的LUT用CLK进行辨别。并且，按照上述读出信号从选择用查询表部读出所对应的选择信号的数据，该选择用查询表部预先存储用于选择进行发送、接收的选择超声波振子的上述选择信号。图3表示各C-MUT 8i (在图3中示出了 i = a、b、c、d的情况)与信号辨别部9i 的配置例。与各C-MUT 8i相邻地配置信号辨别部9i。此外，信号辨别部9i也可以构成为与C-MUT 8i相邻地一体地配置。另外，各信号辨别部9i设置在共用的发送接收信号线IlA 上。信号辨别部9i是如图4所示的结构，另外，图5表示输入到信号辨别部9i的发送信号(发送接收信号)。形成图5所示的发送接收信号的发送信号在上述控制部18的控制下生成。此外，根据以下说明可知，发送接收信号包括图5的选择码期间Ta和发送期间Tb 中的发送信号、以及发送期间Tb后的接收期间Tc的接收信号。另外，根据图5可知，按时间分割选择码期间Ta和发送期间Tb，通过发送接收信号线IlA传输作为选择信号的振子选择码和发送信号。如图5所示，从发送接收信号线IlA输入到信号辨别部9i的发送信号具有(作为选择信号期间的)选择码期间Ta和发送期间Tb，在该选择码期间Ta中，将作为振子选择码的脉冲叠加至DC偏压，该振子选择码作为用于选择实际用于发送接收的驱动对象的超声波振子的选择信号，在该发送期间Tb中，存在用于对所选择的驱动对象的C-MUT Si进行驱动的发送信号。另外，在发送期间Tb之后是接收期间Tc，在该接收期间Tc中，成为对发送接收信号线IlA仅施加DC偏压的状态，以对接收信号进行接收。在选择码期间Ta中，将作为选择信号的振子选择码插入到发送信号的波形之前规定的时刻处，该选择信号用于对驱动对象的C-MUT 8i进行辨别。作为在选择码期间Ta 中插入的选择码信号例，在图5中示出了规定的脉宽的脉冲的情况作为其中一例。如图5所示，在选择码期间Ta中，为了能够用发送信号来驱动第一个C-MUT 8a,将作为与第一个C-MUT 8a相对应的振子选择码Pl的一个脉冲以时间分割的方式叠加至发送信号的信号波形之前。在这种情况下，例如将负极性的具有规定的脉宽的一个脉冲配置于发送信号的波形前。并且，在发送期间Tb、接收期间Tc之后，为了能够用发送信号来驱动第二个C-MUT 8b，将包括两个脉冲的振子选择码P2配置于发送信号的信号波形前。继包括两个脉冲的振子选择码P2之后，虽然未图示但仍存在三个脉冲、四个脉冲.....η个脉冲的振子选择码。图4所示的信号辨别部9i设置有输入上述发送信号的DC切割限幅电路31i以及门电路34i。DC切割限幅电路31i由DC切割电路和限幅电路构成，该DC切割电路根据选择信号切割DC偏压成分，该限幅电路根据选择信号将大振幅的发送信号进行限幅而仅提取形成振幅小的选择信号的脉冲。此外，DC切割限幅电路31i并不限于将DC切割电路与限幅电路形成一体的结构，也可以构成为DC切割电路与限幅电路彼此独立。由DC切割限幅电路31i提取出的(形成选择信号)的脉冲输入到脉冲计数器32i 中，脉冲计数器32i对所输入的脉冲的数量进行计数，并输出到判断部(或者辨别部)33i。判断部33i判断(辨别)脉冲数是否与根据与该信号辨别部9i相邻地设置的 C-MUT 8i预先设定的计数值一致。例如，在与图3所示的第一个C-MUT 8a相邻的判断部 33a中预先设置1来作为判断用的计数值。并且，如图5所示，在输入了脉冲数为1的振子选择码Pl的情况下，脉冲数与预先设置的计数值一致，因此判断部33a判断为是用于选择使用该C-MUT 8a作为进行超声波的发送接收时的驱动对象的超声波振子的选择信号。在判断部33i判断为是对驱动对象C-MUT Si进行驱动的选择信号的情况下，从判断部33i对门电路34i的门开闭动作控制端子(简称为控制端)施加控制信号，来对门电路34i的门开闭动作进行控制，也就是说使门由关闭变为打开。此外，在图4中，构成信号辨别部9i的DC切割限幅电路31i、脉冲计数器32i、判断部33i以及门电路34i将由DC偏压输出部12生成的DC偏压用作进行动作的电源。例如，利用设置在信号辨别部9i内的电压转换电路35将DC偏压转换为使脉冲计数器32i、判断部33i以及门电路34i进行动作的规定的电源电压。并且，向脉冲计数器 32i、判断部33i以及门电路34i提供规定的电源电压。电压转换电路35由公知的三端子恒定电压集成电路(IC)构成(省略图示)。在本实施方式中，由于是将DC偏压用作电源的结构，因此不需要为了使信号辨别部9i动作而将电源线贯穿在超声波探头2内。换句话说，发送接收信号线IlA还同时具有传输用于使信号辨别部9i动作的电源的电源线功能。此夕卜，在图4中，在各信号辨别部9i内设置有电压转换电路35，但也可以仅在一个信号辨别部9a内设置电压转换电路35，从该电压转换电路35对所有的信号辨别部9a-9n的脉冲计数器32a-32n、判断部33a-33n以及门电路34εΗΜη提供电源。如上所述，门电路34i (的一个端子)输入发送信号，当从判断部33i对该门电路 34i施加控制信号时，门电路34i门打开。并且，门电路34i将输入到该门电路34i的一个端子的信号输出到另一个端子侧。换句话说，门电路34i根据施加于控制端的控制信号，使一个端子与另一个端子变为打开状态，即电连接状态。在这种情况下，利用所输入的DC偏压成分向C-MUT 8i发送偏置的发送信号。此外，当下一个选择信号期间h的开始信号进入时，门电路34i设定为关闭。因而，如图5所示，如果门电路34i在发送期间Tb变为打开，则在接收期间Tc也维持打开的状态。也就是说，为了将发送信号发送到驱动对象的C-MUT 8i侧，门电路34i 变为打开，并且在接收期间Tc中，为了经由发送接收信号线IlA将用于发送的由C-MUT Si 接收的接收信号发送到观测装置3侧，门电路34i维持打开状态。在图5中，作为具体例，示出了门电路3 和34b的情况下的门开闭动作的情况。 此夕卜，L电平表示关闭，H电平表示打开。经由门电路34i对C-MUT Si施加发送信号，由此 C-MUT 8i发送超声波。如上所述，超声波振子阵列10以形成圆环形状的方式配置C-MUT 8a、8b、. . . 8η，
将脉冲数设定为1、2.....η的选择信号配置在发送信号之前，因此，C-MUT依次选择8a、
8b.....8n并利用发送信号进行驱动，通过被驱动的C-MUT Si放射状地发送(径向扫描)
超声波。并且，在超声波探头2的前端部插入被检体内的胆管、胰管等管腔部位内的情况下，对超声波探头2的前端部的周围的管壁侧放射状地发送超声波。在声音阻抗发生变化的部分反射回来的超声波回波用于发送的C-MUT Si接收。通过C-MUT Si将接收到的超声波回波变为电性的接收信号，该电性的接收信号经由发送接收信号线11A、11B，在DC切割部13中被切割了 DC偏压成分，输入到放大器部 25。利用该放大器部25将接收信号放大后，通过接收信号处理部沈来生成径向扫描的超声波断层图像，在监视器4中进行显示。图6的(A)表示通过依次切换并驱动构成本实施方式的超声波振子阵列10的
C-MUT 8a、8b.....8η来进行径向电子扫描的方式。另外，图6的⑶表示现有例的利用驱
动轴41进行扫描的方式的概要。如上所述，本实施方式通过以下方式将超声波进行径向电子扫描将选择信号叠加至发送信号，根据选择信号依次选择(切换)要驱动的C-MUT Si。在现有例中，如图6的⑶所示，例如对作为安装于驱动轴41的超声波振子的 C-MUT 42机械性地进行如箭头所示那样的旋转驱动，来机械性地扫描超声波。在本实施方式中，不需如图6的(B)所示那样对C-MUT 42机械性地进行旋转驱
动，而如图6的(A)的箭头所示那样对要选择的C-MUT 8a、8b.....8η依次进行切换，由此
径向扫描超声波，通过该径向扫描能够获得超声波断层图像。其结果是，根据本实施方式，能够抑制由于驱动轴41的随动性的劣化而产生污损图像，从而能够获得高质量的超声波断层图像。另外，像这样切换并驱动C-MUT Si的电子扫描方式中，当然传输发送接收信号的发送接收信号线IlA同时具有传输选择信号的信号线的功能。因此，根据本实施方式，除了接地线，仅利用一根发送接收信号线IlA就能够驱动超声波振子阵列10，从而能够减少贯穿在超声波探头2内的信号线的根数。这样，根据本实施方式具有以下效果能够减少信号线的根数，因此能够实现超声波探头2的插入部5的外径细化，即能够使插入部5的外径变细。另外，本实施方式例如还适用于如下用途使超声波探头2的插入部5外径细化， 从而能够插入到更为细小的管腔内。也就是说本实施方式能够适用于广泛的用途。(第二实施方式)图7表示本发明的第二实施方式的超声波诊断装置IB的结构。该超声波诊断装置IB由超声波探头2B、观测装置;3B以及监视器4构成。上述第一实施方式的超声波振子阵列10中的C-MUT Si是具有两个电极的结构。与此相对地，构成本实施方式的超声波振子阵列IOB的多个C-MUT 48a、48b.....
48η(在图7中用C-MUT 48a.....48η简单地表示)由上部电极21i、下部电极22i以及在
下部电极22i附近的与地线连接的接地电极(GND电极)49i这三个电极构成。与C-MUT 48 的上部电极21i相连接的信号线23i经由信号辨别部9i与发送接收信号线IlA相连接，下部电极22i与贯穿在超声波探头2B内的DC偏压信号线11A’相连接。另夕卜，GND电极49i经由GND线50i分别与地线相连接。另外，发送接收信号线IlA经由观测装置;3B内的发送接收信号线IlB与(没有插入图1中的DC切割部13)发送部14和接收部15相连接，DC偏压信号线11A’经由观测装置3B内的DC偏压信号线11B’与DC偏压输出部12相连接。其它结构与图2的结构相同。这样，本实施方式的C-MUT 48i由施加发送接收信号的上部电极21i、施加DC偏压的下部电极22i以及设定为GND电位的GND电极49i构成。与图1所示的第一实施方式的不同之处在于，分别对不同的电极施加DC偏压和发送接收信号。因此，在信号混合部17中，从发送信号输出部16输出的发送信号与选择信号相混合，经由发送接收信号线IlBUlA发送到信号辨别部9i。在选择了 C-MUT 48 的情况下，利用信号辨别部9i将发送信号发送到C-MUT 48 的上部电极21 i，从上部电极21 i侧的膜发送超声波。C-MUT 48 根据发送信号进行超声波的发送，由此经由信号辨别部9i、发送接收信号线IlAUlB将根据从被检体侧反射来的超声波而得到的接收信号输出到接收部15。接收部15利用放大器部25将接收信号放大，利用接收信号处理部沈进行图像化处理，在监视器4中显示为超声波断层图像。在此，图8示出了三电极型的C-MUT 48i与信号辨别部9i的配置关系的一例。信号辨别部9a 9d位于发送接收信号线IlA上，与各C-MUT 48a 48d相连接。在C-MUT 48a 48d的相对侧连接有DC偏压信号线11A，，该DC偏压信号线11A， 与C-MUT 48a 48d的下部电极2 22d相连接并连接于DC偏压输出部12。此外，虽然在图8中未示出，但与DC偏压信号线11A’相邻地配置有与GND电极49i相连接的GND线 50。另外，DC偏压信号线11A’与信号辨别部9i相连接以向其提供电源(省略图示)。图9示出了本实施方式的信号辨别部9i的结构。在图4所示的信号辨别部9i的结构中，为了从发送信号取出选择信号而采用了 DC切割限幅电路31i。与此相对，图9的信号辨别部9i的不同之处在于，不具有DC切割电路部分，为了从发送信号取出选择信号，使用对振幅大的发送信号的波形进行限幅来取出选择信号的限幅电路51i。在三电极型的结构的情况下，DC偏压成分没有与发送信号叠加，因此不需要进行 DC切割用的处理。因此，能够用像二极管那样的设备来实现限幅电路51i。另外，不需要使接收信号通过第一实施方式的DC切割部13就能够进行信号处理，因此能够降低由于像电容器那样的DC切割部13 (给低频侧的信号波形带来)的影响。其它结构和动作与第一实施方式相同。另外，在本实施方式中发送接收信号线IlA 也同时具有传输选择信号的信号线的功能，因此除了接地线，仅利用一根发送接收信号线 IlA和一根DC偏压信号线11A’就能够驱动超声波振子阵列10。因而，具有以下效果能够减少贯穿在超声波探头2内的信号线，使超声波探头2的插入部5外径细化，也就是说使插入部5的外径变细。因而，本实施方式能够适用于广泛的用途。(第三实施方式)在此之前的实施方式针对如下情况进行了说明根据选择信号仅选择一个实际用于发送接收的C-MUT，即仅选择一个C-MUT。在本实施方式中，对能够同时选择多个超声波振子的情况进行说明。图10表示信号辨别部61的结构，该信号辨别部61例如能够根据选择信号选择图 1所示的超声波探头2内的多个C-MUT (在此为四个C-MUT 8a 8d)。此外，多于四个的情况也同样适用。与在第一实施方式中说明的情况同样地，共用的发送接收信号线IlA经由各门电路34i分别与C-MUT 8i (的下部电极22i)相连接，各C-MUT 8i (的上部电极21i)经由信号线23i分别与地线相连接。在第一实施方式中，各门电路34i分别根据由单独设置的信号辨别部9i产生的控制信号来进行门的开闭动作(更为具体地说是从打开变为关闭)，但在本实施方式中，例如利用一个选择电路62对四个门电路3 34d分别进行门开闭动作的控制。换句话说，在本实施方式中，信号辨别部61由门电路3 34d和一个选择电路 62构成，其中，该门电路3 34d分别与多个C-MUT 8a 8d相邻地连接，该选择电路62 对这些多个门电路3 34d的门开闭动作进行控制。如图10所示，选择电路62具有DC切割限幅电路31 ；作为选择用查询表部的查询表(略记为LUT) 63，其对要选择的C-MUT Si的信息进行存储；以及时刻产生用振荡部(略记为0 S C部)64，其使LUT 63进行动作。此外，如以下说明那样，在利用发送信号实际驱动C-MUTSi之前，将用于选择驱动对象的C-MUT Si的选择信号(的数据)存储到LUT 63中。使用图11的时序图来说明包括选择电路62的动作。图11的(A)表示例如使用发送接收信号线IlA将作为选择信号的振子选择码71存储到选择电路62的LUT 63中的动作说明用的时序图。从观测装置3经由发送接收信号线IlA发送振子选择码用触发72，由此选择电路 62的DC切割限幅电路31对在该振子选择码用触发72之后同步地发送振子选择码71的情况进行判断。并且，DC切割限幅电路31将判断出的判断信号发送到OSC部64，OSC部64 生成将振子选择用代码71存储到LUT 63的时刻信号。
在上述振子选择码用触发72之后，将从发送接收信号线1IA发送的振子选择码71 与OSC部64的时刻信号同步地存储到LUT 63。通过这样，选择C-MUT 8a 8d，将作为用于驱动的选择信号的振子选择码71的数据存储到LUT 63。在本实施方式中，在像这样地将选择信号的数据存储到LUT 63之后，实际进行超声波的发送接收。例如图1所示的发送部14将作为读出信号的LUT用时钟(略记为LUT用CLK) 73混合至发送信号的信号波形前规定的时刻，该读出信号用于读出该LUT 63中存储的选择信号。在实际驱动C-MUT 8a 8d的情况下，发送部14使LUT用CLK 73前置于图11的 (B)所示的发送信号，并经由发送接收信号线IlA发送到信号辨别部61。此外，在第一实施方式中，如图5所示，振子选择码如P1、P2、...那样脉冲数发生变化，但在本实施方式中，使用相同的一个LUT用CLK 73。在图11的⑶中，配置了 LUT用CLK 73来代替图5中的选择码期间Ta的振子选择码。在配置了 LUT用CLK 73的该期间，也从LUT 63读出选择信号的数据，根据所读出的选择信号来进行驱动对象的超声波振子选择，因此将该期间表示为选择信号期间Ta’。另外，在图11的(B)中，在发送期间Tb之后的接收期间Tc的开始的时刻位置处也配置LUT用CLK 73，与该LUT用CLK 73的时刻同步地，在接收期间Tc内选择性地设定进行超声波的接收的C-MUT 8a 8d。也就是说，配置在发送期间Tb的发送信号的信号波形前的第一 LUT用CLK 73用作选择进行发送时的超声波振子的读出信号，配置在发送信号的信号波形后的第二 LUT用CLK 73用作选择进行接收时的超声波振子的读出信号。如图11的⑶所示，当将发送信号的信号波形前的LUT用CLK 73进行发送时，DC 切割限幅电路31将与LUT用CLK 73的时刻同步的信号发送到OSC部64。OSC部64对LUT 63施加与LUT用CLK 73相对应的时钟。通过施加与来自OSC部64的LUT用CLK 73相对应的时钟，LUT 63按照该LUT 63 中存储的选择信号的数据来输出控制信号，该控制信号对与C-MUT 8a 8d相邻地配置的门电路3 34d的(门)开闭动作进行控制。并且，根据LUT 63中存储的选择信号的数据，门电路3 34d从关闭变为打开。在这种情况下，打开后的门电路维持打开的状态， 直到输入下一个(做为读出信号的)LUT用CLK 73为止。此外，也可以是，LUT用CLK 73具有规定脉宽，仅在DC切割限幅电路31辨别(或者判断)出是该规定的脉宽、规定的电平的情况下，才恰当地进行门电路34a 34d的开闭动作。通过这样，能够减少针对噪声等的误动作。这样，也可以在DC切割限幅电路31中设置对作为读出信号的LUT用CLK 73进行辨别的功能。另外，从发送接收信号线IlA将发送信号发送到多个C-MUT 8a 8d。因而，多个 C-MUT 8a 8d通过打开的门电路来施加发送信号。然后，在图11的(B)的发送期间Tb之后、在接收期间Tc的开头发送LUT用CLK 73，由此LUT 63选择作为接收用的超声波振子的C-MUT。在图12的㈧、(B)的表中示出了存储在图10的LUT 63中、选择性地用于发送接收的C-MUT的设定模式例。图12的㈧、⑶的表中的CLK No表示输入到图10的LUT 63的、图11的⑶所表示的LUT用CLK 73。在图12的(A)的设定模式A中，在按每个超声波振子进行发送接收来选择使用的情况下，如果以利用LUT 63的方式如设定模式A那样进行设定，则能够一个接一个地切换超声波振子。另外，在图12的⑶所示的设定模式B中示出了利用多个超声波振子进行发送的情况。设定为针对相同的(一个)CLK No登录多个要选择使用的C-MUT，由此能够用多个超声波振子进行发送。另外，在图12的(B)中示出了在接收时一个接一个地切换超声波振子的例子。这样，如本实施方式那样，如果在进行发送接收超声波的动作之前，预先将用于超声波的发送接收的驱动对象的超声波振子与时钟编号相关联地登录(存储)到LUT 63，则能够利用一个或者多个超声波振子来发送接收超声波。也就是说，在本实施方式中，能够在LUT 63中存储发送用选择信号和接收用选择信号来作为选择信号，在发送时和接收时变更所使用的超声波振子，其中，该发送用选择信号和接收用选择信号能够用于将发送时选择的超声波振子和接收时选择的超声波振子进行单独地设定。另外，如图12的(B)所示，还能够同时选择多个超声波振子来进行发送，这样，通过同时选择多个超声波振子进行发送能够发送信号强度大的超声波。在这种情况下，能够得到S/N良好的接收信号。因而，能够显示高质量的超声波断层图像。此外，在图10所示的结构中，也可以在选择电路62内(例如作为OSC部64)设置计数器，该计数器对所输入的LUT用CLK 73的数量进行计数，利用由该计数器计数得到的 LUT用CLK 73的数量来确定图12所示的CLK No。并且，也可以将由该计数器得到的与CLK No相对应的计数值作为地址信号施加给 LUT 63，从LUT 63读出与计数值相对应地存储到LUT 63内的选择信号的数据。也就是说， 也可以将该计数器用作信号生成部。此外，利用图11的㈧所示的方法将选择信号存储到LUT 63中，并不限于该方法，也可以通过其它方式将选择信号的数据存储到LUT 63。例如，也可以利用ROM写入器等数据写入装置将振子选择码71预先写入用作LUT 63的ROM，将写入了该振子选择码71的 ROM 用作 LUT 63。另外，在上述例子中，对使用了图1所示的双电极型的C-MUT Si的情况进行了说明，但也能够适用于第二实施方式所说明的三电极型的C-MUT的情况。图13表示适用于三电极型的C-MUT 48a 48c的情况下的信号辨别部61周边部的结构。与C-MUT 48a 48c相邻的门电路!Ma 3 位于发送接收信号线IlA上，门电路3 3 还与选择电路62相连接。这样，通过在发送时选择多个超声波振子进行发送，能够对被检体发射比较大的超声波，能够提高接收超声波的灵敏度。另外，通过将预先选择的超声波振子数据化并存储到LUT63，不需要在发送接收之间插入长的代码(编码)，例如插入一个脉冲即可。因此，能够缩短存在用于进行振子选择的LUT用CLK 73的期间，因而能够提高获得一个画面(一帧)的超声波断层图像时的帧频。其它方面与第一实施方式的情况同样地，将发送接收信号线IlA复用，因此能够减少需要贯穿在超声波探头2内的信号线的根数。因而，具有以下效果能够实现插入部的外径细化等，能够适用于更为广泛的用途。(第四实施方式)在此之前的实施方式对将C-MUT作为超声波振子的情况进行了说明。本发明并不限定于超声波振子为C-MUT的情况，还能够适用于利用压电元件形成的超声波振子(以下称为压电振子)。图14所示的第四实施方式的超声波诊断装置ID使用作为压电振子的例如PZT。图14所示的超声波诊断装置ID由超声波探头2D、观测装置3D以及监视器4构成。 此外，本实施方式的超声波探头2D和观测装置3D是与图1所示的情况相同的结构。因而， 在本实施方式中，发送接收信号线IlA和与接地端子相连接的接地线也贯穿在超声波探头 2D中的插入部5内。在本实施方式中，如以下说明那样电源线86A贯穿在插入部5内。超声波探头2D使用作为压电元件的钛酸锆酸铅(略记为PZT)78i来代替图7所示的超声波探头2B中的C-MUT 48i。构成超声波振子阵列IOD的各PZT 78 的一个电极81i经由信号线83i与信号辨别部79i的一端相连接，信号辨别部79i的另一端与共用的发送接收信号线IlA相连接。PZT 78 的另一个电极82i经由信号线84i与地线相连接。另外，观测装置3D不需要图7所示的观测装置:3B中的DC偏压，因此成为去除DC 偏压输出部12而具备电源电路85的结构。也就是说，观测装置3D具备发送部14和接收部15，它们与一端连接于发送接收信号线IlA的发送接收信号线IlB的另一端相连接；控制部18，其控制发送部14和接收部 15 ；以及操作部19。另外，电源电路85对信号辨别部79i提供动作用的电源(电力)，观测装置3D内的电源线86B与超声波探头86A内的电源线86A的一端相连接，该电源线86A的另一端与信号辨别部79i相连接。信号辨别部79i与图9中的信号辨别部是相同的结构。但是，通过电源线86A对信号辨别部79i提供动作用的电源。其它结构与图7所示的结构相同。本实施方式的动作如下所述。发送信号输出部16输出发送信号，信号混合部(信号叠加部)17将选择信号与该发送信号相混合，经由发送接收信号线IlA发送到信号辨别部79i侧。各信号辨别部79i辨别是否为根据选择信号所选择的PZT78i，当辨别为是根据选择信号所选择的PZT 78 的情况下，对PZT 78i施加发送信号。然后，从PZT 78 发送超声波。发送的超声波在声音阻抗发生了变化的部位反射， 由用于发送的PZT 78i接收，转换为超声波信号。该超声波信号经由信号辨别部79i、发送接收信号线IlAUlB被放大器部25放大后，在接收信号处理部26中进行图像化处理，并在监视器4中进行显示。从电源电路85经由电源线86B、86A提供信号辨别部79i的电源。图15例如表示三个PZT 78a 78c和信号辨别部79a 79c的情况下的结构例。 信号辨别部79a 79c分别与PZT 78a 78c相连接，这些信号辨别部79a 79c与共用的发送接收信号线IlA相连接。除了发送接收信号线IlA之外，准备了用于使信号辨别部79a 79c动作的电源线86A。信号辨别部79i的结构与图9所示的三电极型的结构相同，在本实施方式中，不需要提供DC偏压，因此经由限幅电路(用与图9相同的标记表示、即51i)从发送信号取出选
择信号。与第一实施方式等的情况同样地，本实施方式也能够将发送接收信号线IlA复用，通过信号辨别部79i进行振子选择。因而，能够减少需要贯穿在超声波探头2D内的信号线的根数。另外，具有以下效果能够实现插入部的外径细化等，能够适用于广泛的用途。另外，能够将图10、图11所示的利用LUT 63的振子选择电路方式作为利用压电振子时的选择方式来进行应用。在上述所有的实施方式中，作为进行振子选择的方式，使用对脉冲进行计数的结构，但作为其它方式，也可以改变正弦波的周期、数量，并判断其周期、数量。另外，也可以代替门电路，而使用能够根据控制信号而进行打开/关闭的例如半导体开关等其它开关。此外，部分地组合上述各实施方式而构成的实施方式也属于本发明。本申请主张2010年8月6日在日本申请的专利申请2010-177876号作为优先权进行申请，本说明书、权利要求书以及附图引用了上述的公开内容。
权利要求
1.一种超声波诊断装置，其具有多个超声波振子，该超声波诊断装置的特征在于，还具有发送接收信号线，其在上述多个超声波振子之间传输用于进行超声波的发送接收的发送接收信号；以及信号辨别部，其设置在上述多个超声波振子的附近，对与形成上述发送接收信号的发送信号同步进行发送的、用于选择作为驱动对象的超声波振子的选择信号或者读出该选择信号的读出信号进行辨别，根据辨别结果将上述作为驱动对象的超声波振子与上述发送接收信号线进行电连接，其中，上述发送接收信号线将上述选择信号或者上述读出信号兼用作上述发送接收信号来进行传输。
2.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述发送接收信号线将上述发送信号和配置在该发送信号的信号波形之前的上述选择信号或者上述读出信号相叠加来进行传输。
3.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，还具有直流切割限幅电路，该直流切割限幅电路对与上述发送接收信号相叠加地通过上述发送接收信号线来传输的直流偏压成分进行直流切割，并对振幅大的波形进行限幅，上述直流切割限幅电路从上述发送接收信号线分离并取出叠加至上述发送信号的信号波形之前位置处的上述选择信号或者上述读出信号。
4.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述信号辨别部具有脉冲计数器，该脉冲计数器对形成用于选择上述作为驱动对象的超声波振子的上述选择信号的脉冲的数量进行计数，上述信号辨别部根据由上述脉冲计数器计数得到的上述脉冲的数量来辨别上述作为驱动对象的超声波振子。
5.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述信号辨别部具有直流切割限幅电路，其对叠加于上述发送信号的直流偏压成分进行切割，对振幅大的波形进行限幅，脉冲计数器，其对形成用于选择上述作为驱动对象的超声波振子的上述选择信号的脉冲的数量进行计数，判断部，其根据由上述脉冲计数器计数得到的脉冲的数量来判断上述作为驱动对象的超声波振子；以及门电路，其进行开闭动作以对上述作为驱动对象的超声波振子施加上述发送信号。
6.根据权利要求5所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述门电路根据上述辨别部生成的控制信号从关闭变为打开，使得对上述作为驱动对象的超声波振子施加上述发送信号。
7.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述信号辨别部具有直流切割限幅电路，其对叠加在上述发送信号中的直流偏压成分进行切割，对振幅大的信号波形进行限幅，选择用查询表部，其预先存储用于选择要进行发送和接收的超声波振子的上述选择信号；以及信号生成部，其生成从上述选择用查询表部中读出上述选择信号的数据的信号。
8.根据权利要求7所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述选择用查询表部存储发送用选择信号和接收用选择信号来作为上述选择信号，该发送用选择信号和接收用选择信号能够分开设定发送时选择的超声波振子和接收时选择的超声波振子，上述选择用查询表部能够改变在发送时要使用的超声波振子和接收时要使用的超声波振子。
9.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述多个超声波振子包括静电电容式的超声波振子。
10.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述多个超声波振子包括使用了压电元件的超声波振子。
11.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述信号辨别部具备数据存储部，该数据存储部存储选择信号数据，该选择信号数据用于根据上述读出信号来选择与上述读出信号相对应的作为驱动对象的超声波振子，该读出信号叠加在上述发送信号的信号波形之前来通过上述发送接收信号线进行传输。
12.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述多个超声波振子和上述信号辨别部配置在细长的插入部的前端部，贯穿在上述插入部内的上述发送接收信号线经由连接器以装卸自如的方式连接于观测装置，该观测装置具备发送部，其生成上述发送信号；以及接收部，其对由上述多个超声波振子接收到的接收信号进行信号处理。
13.根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述观测装置具有信号叠加部，该信号叠加部将上述发送信号与在该发送信号的信号波形之前的上述选择信号或者上述读出信号相叠加。
14.根据权利要求11所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述数据存储部存储上述选择信号数据，该选择信号数据能够选择单个或者多个超声波振子来作为与形成上述读出信号的单个脉冲相对应的作为驱动对象的超声波振子。
15.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述信号辨别部具有电压转换电路，该电压转换电路将叠加于上述发送信号而进行传输的直流偏压成分转换为使上述信号辨别部进行动作的规定的电源电压。
16.根据权利要求10所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述信号辨别部具备限幅电路，其对振幅大的发送信号的信号波形进行限幅；脉冲计数器，其对形成用于选择上述作为驱动对象的超声波振子的上述选择信号的脉冲的数量进行计数，判断部，其根据由上述脉冲计数器计数得到的脉冲的数量来判断上述作为驱动对象的超声波振子；以及门电路，其进行开闭动作以对上述作为驱动对象的超声波振子施加上述发送信号。
全文摘要
超声波诊断装置具备发送接收信号线，其对多个超声波振子传输用于进行超声波的发送接收信号；以及信号辨别部，其设置在多个超声波振子的附近，对用于选择与形成发送接收信号的发送信号同步进行发送的作为驱动对象的超声波振子的选择信号或者读出该选择信号的读出信号进行辨别，根据辨别结果将作为驱动对象的超声波振子与发送接收信号线进行电连接，其中，发送接收信号线将选择信号或者读出信号兼用作发送接收信号来进行传输。
文档编号A61B8/12GK102573654SQ201180004287
公开日2012年7月11日 申请日期2011年7月14日 优先权日2010年8月6日
发明者仁科研一, 吉田晓, 奥野喜之, 宫木浩仲, 小室雅彦, 平冈仁, 若林胜裕 申请人:奥林巴斯医疗株式会社