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WO2009110220A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置 Download PDF

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WO2009110220A1
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sample hold
sample
delay line
amplifier
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福喜多博
伊藤嘉彦
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Panasonic Corp
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Panasonic Corp
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/8927—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array using simultaneously or sequentially two or more subarrays or subapertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/8925—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being a two-dimensional transducer configuration, i.e. matrix or orthogonal linear arrays

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that has an array probe in which a plurality of transducers are arranged and scans a subject for a two-dimensional region or more.
  • an apparatus in which a reception processor in a group is connected to a reception subarray is known in order to delay and add reception signals in a reception subarray constituting an array transducer.
  • This intra-group receive processor includes a sample and hold circuit and several summing elements arranged to form a summing delay line.
  • a cross point switch configured to connect a signal from a transducer element to a selected tap of an addition delay line is arranged (see, for example, Patent Document 1). JP 2000-33087 A (paragraphs [0122], [0125], [0126])
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, and an object thereof is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which a sample hold circuit constituting an addition delay line operates accurately.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes an array transducer in which a plurality of transducers are arranged, and the array transducer is divided into a plurality of subarrays including a plurality of adjacent transducers, and the subarray is The output of the vibrator constituting the input is input to a switch array corresponding to each of the subarrays, and the output of the switch array is input to the sample hold stage of the addition delay line via the tap input sample hold amplifier of the addition delay line.
  • the addition delay line has a configuration in which a plurality of the sample-and-hold stages are connected in series, and the output of the addition delay line is obtained by adding the outputs from the transducers constituting the same subarray. It is characterized by.
  • the sample hold stage has a configuration in which a pre-sample hold amplifier and a post-sample hold amplifier are connected in series. With this configuration, the sample hold stage can accurately transmit the received signal to the subsequent sample hold stage.
  • the pre-sample hold amplifier is a current input and a voltage output
  • the post-sample hold amplifier is a voltage input and a current output.
  • the tap input sample / hold amplifier is preferably a current output. This facilitates signal injection into the sample and hold stage operating in the current mode.
  • the tap input sample hold amplifier and the post sample hold amplifier operate in synchronization. In this way, the received signal can be input to the sample and hold stage with accurate timing.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes an array transducer in which a plurality of transducers are arranged, and the array transducer is divided into a plurality of subarrays including a plurality of adjacent transducers, and the subarray is The output of the vibrator constituting the input is input to a switch array corresponding to each of the subarrays, and the output of the switch array is input to the sample hold stage of the addition delay line via the tap input sample hold amplifier of the addition delay line.
  • the addition delay line has a configuration in which a plurality of the sample-and-hold stages are connected in series, and the output of the addition delay line is the sum of the outputs from the transducers forming the same subarray.
  • the present invention can provide an ultrasonic diagnostic apparatus having an effect that the sample hold stage of the addition delay line can be operated accurately.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the switch array of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an addition delay line in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the addition delay line of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a time chart showing the clock waveform of the addition delay line in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the pre-sample hold amplifier in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of the post-sample hold amplifier of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the array transducer 1 is composed of a plurality of transducers 2 each of which is arranged in a two-dimensional direction of a vertical direction and a horizontal direction.
  • the transducer 2 constituting the array transducer 1 configures a plurality of subarrays (3, 4) for each of the plurality of adjacent transducers 2. For this reason, the array transducer 1 is divided into a plurality of subarrays (3, 4). In order to avoid complication of the drawing, only the first subarray 3 and the second subarray 4 are illustrated in FIG.
  • FIG. 1 shows an example of a matrix array in which a plurality of transducers 2 are arranged in the vertical direction and the horizontal direction as the array transducer 1, but the array transducer 1 of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
  • the arrangement form of the vibrators 2 is not limited. Therefore, the array transducer 1 of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is applied to a linear array in which transducers are arranged in a one-dimensional direction, a convex array, etc., in addition to the matrix array shown in FIG. be able to.
  • the output of the first subarray 3 is input to the first switch array 5, and the output of the second subarray 4 is input to the second switch array 6.
  • the output of the first switch array 5 is input to the first addition delay line 7, and the output of the second switch array 6 is input to the second addition delay line 8.
  • FIG. 1 only the first sub-array 3 and the second sub-array 4 are illustrated as sub-arrays, and therefore only the first and second sub-arrays are shown for the switch array and the addition delay line. It goes without saying that the ultrasonic apparatus of the embodiment has the number of switch arrays and addition delay lines corresponding to the number of subarrays.
  • the array transducer 1, the plurality of switch arrays (5, 6), and the plurality of addition delay lines (7, 8) are accommodated in the probe handle 9.
  • the output of the addition delay line (7, 8) is input to the main beam former 12 of the main body 11 of the ultrasonic diagnostic apparatus via the cable 10.
  • the main beamformer 12 can be simultaneously directed in a plurality of directions to obtain a plurality of received signals.
  • the plurality of outputs of the main beamformer 12 are signal-processed by the signal processing unit 13 and displayed on the display unit 14.
  • the control unit 15 controls the switch array (5, 6), the addition delay line (7, 8), the main beamformer 12, the signal processing unit 13, the display unit 14, and the like.
  • the array transducer 1 is in contact with the subject 16.
  • an ultrasonic pulse is transmitted from the array transducer 1, and the ultrasonic pulse reflected by the subject 16 is received by the subarrays (3, 4) of the array transducer 1.
  • a reception signal received by each transducer 2 of the first subarray 3 is input to one of the inputs of the first addition delay line 7 via the first switch array 5.
  • the reception signal received by each transducer 2 of the second sub-array 4 is input to one of the inputs of the second addition delay line 8 via the second switch array 6.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration of the switch array of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment and showing the configuration of the first switch array 5.
  • the first switch array 5 has a plurality of demultiplexers (51, 52).
  • the reception signal from the first subarray 3 is input to the first addition delay line 7 via the output terminal selected by the control signal from the control unit 15 in the demultiplexer 51, for example.
  • FIG. 3 shows a more detailed configuration of the addition delay line of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment, and is a block diagram showing a configuration of the first addition delay line 7.
  • the first addition delay line 7 has a sample hold stage (71, 72, 73) and a tap input sample hold amplifier (74, 75, 76, 77).
  • a reception signal from each transducer 2 of the first sub-array 3 via the first switch array 5 is input to one of the tap input sample-and-hold amplifiers (74, 75, 76, 77), and the sample-hold stage ( 71, 72, 73) to be the output of the first addition delay line 7.
  • the output of the first addition delay line is input to the main beam former 12.
  • FIG. 4 shows a more detailed configuration of the addition delay line of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment, and is a block diagram showing a more detailed configuration of the first addition delay line 7.
  • the sample hold stage 71 of the first addition delay line 7 includes a pre-sample hold amplifier 81 and a post-sample hold amplifier 82.
  • the output of the tap input sample / hold amplifier 74 is input to the pre-sample / hold amplifier 81, and the output of the pre-sample / hold amplifier 81 is input to the post-sample / hold amplifier 82.
  • the first clock signal CK1 controls the tap input sample hold amplifier (74, 75, 76, 77) and the post sample hold amplifier (82, 84, 86), and the second clock signal CK2
  • the sample and hold amplifier (81, 83, 85) is controlled. Therefore, the tap input sample hold amplifiers (74, 75, 76, 77) and the post sample hold amplifiers (82, 84, 86) operate in synchronization.
  • the addition delay lines (7, 8) in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment can input the received signals to the sample hold stages (71, 72, 73) with accurate timing.
  • FIG. 5 is a time chart showing the timing relationship between the first clock signal CK1 and the second clock signal CK2 in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
  • each sample and hold amplifier controlled by the first clock signal CK1 follows the input, and the first clock signal The input value is held during the period TH1 when the logical value of CK1 is L.
  • the second clock signal CK2 has a period TS2 in which the logic value of the first clock signal CK1 is L, and a period TS2 in which the logic value is H.
  • TS2 in which the logic value of the first clock signal CK1 is L
  • TS2 in which the logic value is H.
  • the received signal from the switch array is held by the tap input sample / hold amplifier 75 and then added to the held output of the post-sample / hold amplifier 82. Therefore, the input signal is held in the period TS2 in which the pre-stage sample / hold amplifier 83 samples the input signal, and the pre-sample / hold amplifier 83 can accurately sample the input value.
  • the delay time of the first addition delay line 7 may be about 2TC.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the pre-sample / hold amplifier 81 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
  • the current output of the tap input sample and hold amplifier 74 is input to a current input and voltage output amplifier 815, the output of the amplifier 815 is input to the inverting input of the amplifier 811, and the output of the amplifier 811 is , And input to the inverting input of the amplifier 814 via the switch 812. Note that the non-inverting input of the amplifier 814 is grounded to GND.
  • a capacitor 813 is arranged between the inverting input and the output of the amplifier 814.
  • the output of the amplifier 814 is connected to the non-inverting input of the amplifier 811. Therefore, the pre-sample / hold amplifier 81 serves as a voltage output.
  • the switch 812 When the logical value of the second clock signal CK2 is H, the switch 812 is turned on, and the pre-sample / hold amplifier 81 follows the input signal. On the other hand, when the logic level of the second clock signal CK2 is L, the switch 812 is turned off to hold the input signal.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of the post-sample hold amplifier 82 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment.
  • the tap input sample / hold amplifier 74 also has the same structure as that shown in FIG.
  • the voltage output of the pre-sample / hold amplifier 81 is input to the inverting input of the amplifier 821, and the output of the amplifier 821 is input to the inverting input of the amplifier 824 via the switch 822.
  • a capacitor 823 is disposed between the inverting input and output of the amplifier 824. Further, the output of the amplifier 824 is connected to the non-inverting input of the amplifier 821.
  • the switch 822 is turned on, and the pre-sample / hold amplifier 82 follows the input signal.
  • the switch 822 is turned off and the input signal is held.
  • the output of the amplifier 824 is input to a voltage input / current output amplifier 825, and the output of the post-sample hold amplifier 82 is a current output.
  • the tap input sample hold amplifier 75 having the configuration shown in FIG. 7 also has a current output in the same manner as the post sample hold amplifier 82. Therefore, the current output of the post sample hold amplifier 82 is added to obtain a current input. Are input to the pre-sample hold amplifier 83.
  • the tap input sample hold amplifier (74, 75, 76, 77) as a current mode output, signals can be added with high speed and high accuracy.
  • the current gain of the sample and hold stage is one time.
  • the delay addition output of the subarrays (3, 4) obtained in this way is input to the main beamformer 12 via the cable 10, and a reception delay having a plurality of directivities processed in parallel by the main beamformer 12.
  • the added output is signal-processed by the signal processing unit 13 and displayed on the display unit 14.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus includes an array transducer in which a plurality of transducers are arranged, and the array transducer is separated from a plurality of adjacent transducers. Are divided into a plurality of sub-arrays, and the outputs of the transducers constituting the sub-arrays are input to the switch arrays corresponding to the sub-arrays, respectively, and the output of the switch array passes through the tap input sample hold amplifier of the addition delay line And input to the sample hold stage of the addition delay line.
  • the addition delay line has a configuration in which a plurality of the sample-and-hold stages are connected in series, and the output of the addition delay line is the sum of the outputs from the transducers forming the same subarray.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus has the effect of accurately delay-adding the received signals of each sub-array of the array transducer, and has an array probe in which a plurality of transducers are arranged,
  • the present invention is industrially useful as an ultrasonic diagnostic apparatus or the like that scans a specimen for a two-dimensional region or more.

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Abstract

　被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置を提供する。複数の振動子（２）が配列されたアレイ振動子（１）を備え、前記アレイ振動子（１）が、隣接する複数の前記振動子（２）からなる複数のサブアレイ（３，４）に分割されていて、前記サブアレイ（３，４）を構成する前記振動子（２）の出力が前記サブアレイ（３，４）にそれぞれ対応したスイッチアレイ（５，６）に入力され、前記スイッチアレイ（５，６）の出力が加算遅延線（７，８）のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線（７，８）のサンプルホールド段に入力され、前記加算遅延線（７，８）が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線（７，８）の出力が、同一の前記サブアレイ（３，４）を構成する前記振動子（２）からの出力が加算されたものである。

Description

超音波診断装置
　本発明は複数の振動子を配列したアレイプローブを有し、被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置に関するものである。
　従来の超音波診断装置として、アレイ振動子を構成する受信サブアレイでの受信信号を遅延加算するために、受信サブアレイにグループ内受信プロセッサが接続されるものが知られている。この、グループ内受信プロセッサは、加算遅延線を形成するように配列されているサンプルホールド回路と幾つかの加算素子を含んでいる。また、グループ内受信プロセッサとして、トランスデューサ素子から加算遅延線の選択されたタップに信号を接続するように構成された、クロスポイントスイッチが配列されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００－３３０８７号公報（段落［０１２２］、［０１２５］、［０１２６］）
　しかしながら、従来の超音波診断装置においては、受信信号をサンプルホールドされた信号に加算するため、次段のサンプルホールド回路が入力信号をサンプルする際に、入力信号が受信信号の影響により変動してしまっていて、次段のサンプルホールド回路が正確にサンプルホールドすることが困難であるという問題があった。
　本発明は、上記従来の超音波診断装置の問題を解決するためになされたもので、加算遅延線を構成するサンプルホールド回路が正確に動作する超音波診断装置を提供することを目的とする。
　本発明の超音波診断装置は、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力され、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものであることを特徴とする。
　この構成により、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができる。
　また、本発明の超音波診断装置は、前記サンプルホールド段が、前置サンプルホールドアンプと後置サンプルホールドアンプを直列接続した構成からなることが好ましい。この構成により、サンプルホールド段が、正確に受信信号を後段のサンプルホールド段に伝えることができる。
　さらに、本発明の超音波診断装置は、前記前置サンプルホールドアンプが、電流入力および電圧出力であり、前記後置サンプルホールドアンプが、電圧入力および電流出力であることが好ましい。このようにすることで、サンプルホールド段を電流入力かつ電流出力とすることができ、電流モードで他の回路と入出力することになるため、高速かつ外来ノイズに強いサンプルホールド段を得ることができる。
　また、前記タップ入力サンプルホールドアンプが、電流出力であることが好ましい。このようにすることで、電流モードで動作するサンプルホールド段への信号注入が容易になる。
　さらにまた、前記タップ入力サンプルホールドアンプと前記後置サンプルホールドアンプとが、同期して動作することが好ましい。このようにすることで、受信信号を正確なタイミングでサンプルホールド段に入力することができる。
　本発明の超音波診断装置は、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力される。そして、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものとすることで、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、本発明は、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができるという効果を有する超音波診断装置を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、スイッチアレイの詳細構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線の詳細構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、加算遅延線のクロック波形を示すタイムチャートである。 図６は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、前置サンプルホールドアンプの詳細構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態における超音波診断装置の、後置サンプルホールドアンプの詳細構成を示すブロック図である。
符号の説明
　１　アレイ振動子
　２　振動子
　３、４　サブアレイ
　５、６　スイッチアレイ
　７、８　加算遅延線
　７１、７２、７３　サンプルホールド段
　７４、７５、７６、７７　タップ入力サンプルホールドアンプ
　８１、８３、８５　前置サンプルホールドアンプ
　８２、８４、８６　後置サンプルホールドアンプ
　以下、本発明の実施の形態の超音波診断装置について、図面を用いて説明する。
　図１は、本発明の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、アレイ振動子１は、縦方向および横方向の２次元方向にそれぞれ複数個が配列された複数の振動子２から構成されている。アレイ振動子１を構成する振動子２は、隣接した複数の振動子２毎に複数のサブアレイ（３，４）を構成している。このため、アレイ振動子１は複数のサブアレイ（３，４）に分割されていることとなる。図面の煩雑化を避けるため、図１では、第１のサブアレイ３と第２のサブアレイ４のみを例示している。
　なお、図１では、アレイ振動子１として、複数の振動子２が縦方向および横方向に配列されたマトリックスアレイの例を示したが、本発明の超音波診断装置のアレイ振動子１は、振動子２の配列形態に制限されるものではない。したがって、本発明の超音波診断装置のアレイ振動子１としては、図１で示したマトリックスアレイの他にも、振動子が１次元方向に配列されたリニアアレイや、コンベックスアレイなどにも適用することができる。
　第１のサブアレイ３の出力は、第１のスイッチアレイ５に入力され、第２のサブアレイ４の出力は、第２のスイッチアレイ６に入力される。第１のスイッチアレイ５の出力は、第１の加算遅延線７に入力され、第２のスイッチアレイ６の出力は、第２の加算遅延線８に入力される。なお、図１では、サブアレイとして第１のサブアレイ３と第２のサブアレイ４のみを例示したため、スイッチアレイおよび加算遅延線についても、それぞれ第１および第２の２つのみを図示したが、本実施形態の超音波装置においてはサブアレイの個数に対応した数の、スイッチアレイと加算遅延線とを有していることは言うまでもない。
　そして、これらアレイ振動子１、複数のスイッチアレイ（５、６）、複数の加算遅延線（７、８）は、プローブハンドル９に収納されている。
　加算遅延線（７、８）の出力は、ケーブル１０を経由して超音波診断装置の本体１１の主ビームフォーマ１２に入力される。主ビームフォーマ１２は、同時に複数方向へ指向して複数の受信信号を得ることが可能である。そして、主ビームフォーマ１２の複数の出力は、信号処理部１３で信号処理され、表示部１４に表示される。
　制御部１５は、スイッチアレイ（５、６）、加算遅延線（７、８）、主ビームフォーマ１２、信号処理部１３、表示部１４などを制御する。
　アレイ振動子１は、被検体１６と接触する。
　次に、上記した本実施形態の超音波診断装置における、受信信号の信号処理の流れを詳細に説明する。
　図１において、アレイ振動子１から超音波パルスが送出され、被検体１６で反射された超音波パルスはアレイ振動子１のサブアレイ（３、４）で受信される。第１のサブアレイ３の各振動子２で受信された受信信号は、第１のスイッチアレイ５を経由して第１の加算遅延線７の入力の１つに入力される。同様に、第２のサブアレイ４の各振動子２で受信された受信信号は、第２のスイッチアレイ６を経由して第２の加算遅延線８の入力の１つに入力される。
　図２は、本実施形態の超音波診断装置のスイッチアレイの、より詳細な構成を示すものであり、第１のスイッチアレイ５の構成を示すブロック図である。
　図２に示すように、第１のスイッチアレイ５は、複数のデマルチプレクサ（５１、５２）を有している。第１のサブアレイ３からの受信信号は、例えばデマルチプレクサ５１において、制御部１５からの制御信号により選択された出力端子を経由して第１の加算遅延線７へ入力される。
　図３は、本実施形態の超音波診断装置の加算遅延線のより詳細な構成を示すものであり、第１の加算遅延線７の構成を示すブロック図である。
　図３に示すように、第１の加算遅延線７は、サンプルホールド段（７１、７２、７３）、および、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）を有している。第１のスイッチアレイ５を経由した第１のサブアレイ３の各振動子２からの受信信号は、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）の１つに入力され、サンプルホールド段（７１、７２、７３）において加算されて、第１の加算遅延線７の出力となる。この第１の加算遅延線の出力は、主ビームフォーマ１２へ入力される。
　図４は、本実施形態の超音波診断装置の加算遅延線のさらに詳細な構成を示すものであり、第１の加算遅延線７のより詳細な構成を示すブロック図である。
　図４に示すように、第１の加算遅延線７のサンプルホールド段７１は、前置サンプルホールドアンプ８１と後置サンプルホールドアンプ８２より構成されている。そして、タップ入力サンプルホールドアンプ７４の出力は、前置サンプルホールドアンプ８１に入力され、前置サンプルホールドアンプ８１の出力は、後置サンプルホールドアンプ８２に入力される。
　第１のクロック信号ＣＫ１は、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）、および、後置サンプルホールドアンプ（８２、８４、８６）を制御し、第２のクロック信号ＣＫ２は、前置サンプルホールドアンプ（８１、８３、８５）を制御する。したがって、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）、および、後置サンプルホールドアンプ（８２、８４、８６）は同期して動作する。
　このようにすることで、本実施形態の超音波診断装置における加算遅延線（７、８）では、受信信号を正確なタイミングでサンプルホールド段（７１、７２、７３）に入力することができる。
　図５は、本実施形態における超音波診断装置の、第１のクロック信号ＣＫ１と、第２のクロック信号ＣＫ２とのタイミング関係を示すタイムチャートである。
　図５に示すように、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＨの期間であるＴＳ１において、第１のクロック信号ＣＫ１に制御される各サンプルホールドアンプは入力に追随し、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間ＴＨ１において、入力値をホールドする。
　一方、第２のクロック信号ＣＫ２は、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間に、論理値がＨの期間ＴＳ２があり、この論理値がＨの期間であるＴＳ２において、前段のサンプルホールドアンプがホールドしている値に追随する。
　従って、スイッチアレイからの受信信号は、タップ入力サンプルホールドアンプ７５によりホールドされた後に、後置サンプルホールドアンプ８２のホールドされた出力と加算されることとなる。このため、次段の前置サンプルホールドアンプ８３が、入力信号をサンプルする期間ＴＳ２において、入力信号はホールドされており、前置サンプルホールドアンプ８３は、正確に入力値をサンプルすることが出来る。
　期間ＴＳ１と期間ＴＨ１の和が、サンプル間隔ＴＰになる。入力信号の１周期の期間をＴＣとすると、ＴＰ＝ＴＣ／Ｎ（例えばＮ＝８～１６程度）となる。また、第１の加算遅延線７の遅延時間としては、２ＴＣ程度としてもよい。
　図６は、本実施形態における超音波診断装置の、前置サンプルホールドアンプ８１の詳細な構成を示すブロック図である。
　図６に示すように、タップ入力サンプルホールドアンプ７４の電流出力は、電流入力、電圧出力のアンプ８１５に入力され、アンプ８１５の出力は、アンプ８１１の反転入力に入力され、アンプ８１１の出力は、スイッチ８１２を経由してアンプ８１４の反転入力に入力される。なお、アンプ８１４の非反転入力は、ＧＮＤに接地される。また、コンデンサ８１３が、アンプ８１４の反転入力と出力の間に配置される。
　さらに、アンプ８１４の出力は、アンプ８１１の非反転入力に接続される。このため、前置サンプルホールドアンプ８１は、電圧出力となる。
　第２のクロック信号ＣＫ２の論理値がＨの期間は、スイッチ８１２がオンとなり、前置サンプルホールドアンプ８１は入力信号に追随する。一方、第２のクロック信号ＣＫ２の論理がＬの期間は、スイッチ８１２がオフとなり入力信号をホールドする。
　図７は、本実施形態における超音波診断装置の、後置サンプルホールドアンプ８２の詳細な構成を示すブロック図である。なお、タップ入力サンプルホールドアンプ７４も、後置サンプルホールドアンプ８２と同様の図７に示した構造を有している。
　図７に示すように、前置サンプルホールドアンプ８１の電圧出力は、アンプ８２１の反転入力に入力され、アンプ８２１の出力は、スイッチ８２２を経由してアンプ８２４の反転入力に入力される。コンデンサ８２３が、アンプ８２４の反転入力と出力の間に配置される。さらに、アンプ８２４の出力は、アンプ８２１の非反転入力に接続される。
　第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＨの期間は、スイッチ８２２がオンとなり、前置サンプルホールドアンプ８２は入力信号に追随する。一方、第１のクロック信号ＣＫ１の論理値がＬの期間は、スイッチ８２２がオフとなり、入力信号をホールドする。
　アンプ８２４の出力は電圧入力、電流出力のアンプ８２５に入力され、後置サンプルホールドアンプ８２の出力は、電流出力となる。
　さらに、図７に示す構成を有するタップ入力サンプルホールドアンプ７５も、後置サンプルホールドアンプ８２と同様に電流出力となっているので、後置サンプルホールドアンプ８２の電流出力は加算されて、電流入力の前置サンプルホールドアンプ８３に入力される。
　このように、タップ入力サンプルホールドアンプ（７４、７５、７６、７７）の出力を電流モード出力とすることにより、高速高精度で信号を加算することが可能となる。なお、この場合のサンプルホールド段の電流利得は、１倍となる。
　このようにして得られたサブアレイ（３、４）の遅延加算出力は、ケーブル１０を経由して主ビームフォーマ１２に入力され、主ビームフォーマ１２の並列処理された複数の指向性を有する受信遅延加算出力は、信号処理部１３で信号処理され、表示部１４に表示される。
　以上説明したような、本発明の実施の形態にかかる超音波診断装置によれば、複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力される。そして、前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものとすることで、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号が、タップ入力サンプルホールドアンプによりホールドされているため、加算遅延線のサンプルホールド段に入力される信号の値を安定させることができる。このため、本発明は、加算遅延線のサンプルホールド段を正確に動作させることができるという効果を有する超音波診断装置を提供することができる。
　以上のように、本発明にかかる超音波診断装置は、アレイ振動子の各サブアレイの受信信号を正確に遅延加算できるという効果を有し、複数の振動子を配列したアレイプローブを有し、被検体を２次元以上の領域について走査する超音波診断装置等として、産業上有用である。

Claims (5)

  1. 　複数の振動子が配列されたアレイ振動子を備え、前記アレイ振動子が、隣接する複数の前記振動子からなる複数のサブアレイに分割されていて、
    　前記サブアレイを構成する前記振動子の出力が前記サブアレイにそれぞれ対応したスイッチアレイに入力され、前記スイッチアレイの出力が加算遅延線のタップ入力サンプルホールドアンプを経由して前記加算遅延線のサンプルホールド段に入力され、
    　前記加算遅延線が複数の前記サンプルホールド段を直列接続された構成からなり、
    　前記加算遅延線の出力が、同一の前記サブアレイを構成する前記振動子からの出力が加算されたものであることを特徴とする超音波診断装置。
  2. 　前記サンプルホールド段が、前置サンプルホールドアンプと後置サンプルホールドアンプを直列接続した構成からなる請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 　前記前置サンプルホールドアンプが、電流入力および電圧出力であり、前記後置サンプルホールドアンプが、電圧入力および電流出力である請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 　前記タップ入力サンプルホールドアンプが、電流出力である請求項３に記載の超音波診断装置。
  5. 　前記タップ入力サンプルホールドアンプと前記後置サンプルホールドアンプとが、同期して動作する請求項４に記載の超音波診断装置。
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