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JPH0793929B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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JPH0793929B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasonic diagnostic equipment

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JPH0793929B2
JPH0793929B2 JP1003948A JP394889A JPH0793929B2 JP H0793929 B2 JPH0793929 B2 JP H0793929B2 JP 1003948 A JP1003948 A JP 1003948A JP 394889 A JP394889 A JP 394889A JP H0793929 B2 JPH0793929 B2 JP H0793929B2
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preamplifier
connection cable
main body
probe
voltage
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建一 中尾
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波診断装置、特に前置増幅器を内蔵したプ
ローブが接続ケーブルを介して装置本体に接続された超
音波診断装置の信号伝送経路の改善に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to a signal transmission path of an ultrasonic diagnostic apparatus, particularly an ultrasonic diagnostic apparatus in which a probe having a built-in preamplifier is connected to the apparatus main body through a connection cable. Regarding the improvement of.

[従来の技術] 超音波ビームを被検体内に送波して被検体内の組織の音
響インピーダンスの差から得られる反射エコーにより断
層画像を形成する超音波診断装置が周知であり、組織に
悪影響を及ぼすことなく内部観察ができる利点を有し、
人体の患部組織診断手段として非常に重要な役割を果た
している。
[Prior Art] An ultrasonic diagnostic apparatus that transmits an ultrasonic beam into a subject and forms a tomographic image by a reflection echo obtained from a difference in acoustic impedance of tissue in the subject is well known, and adversely affects the tissue. Has the advantage of being able to observe inside without affecting
It plays an extremely important role as a means for diagnosing the affected tissue of the human body.

ところで、こうした超音波診断装置において鮮明で良質
な断層画像を得るための重要な条件として受信信号のS/
N比を十分に高く保持することが挙げられる。
By the way, the S / S of the received signal is an important condition for obtaining clear and high-quality tomographic images in such an ultrasonic diagnostic apparatus.
One example is to keep the N ratio sufficiently high.

このために、従来より種々の工夫がなされているが、特
に有効な手段として超音波プローブ内に前置増幅器を設
け、受信信号を超音波プローブ内で予め増幅した後に接
続ケーブルを介して装置本体側へ送出するという方法が
開発されている。
For this reason, various measures have been conventionally made, but as a particularly effective means, a preamplifier is provided in the ultrasonic probe, and the received signal is pre-amplified in the ultrasonic probe and then the device main body is connected via the connection cable. The method of sending to the side has been developed.

この手法によれば、超音波プローブと装置本体間の接続
ケーブルが持つ容量の影響で受信信号の特に高周波成分
が減衰してしまうことや、外来雑音の拾い込み等による
S/N比の劣化の防止が可能である。
According to this method, particularly the high frequency component of the received signal is attenuated due to the influence of the capacity of the connection cable between the ultrasonic probe and the main body of the device, and external noise is picked up.
It is possible to prevent deterioration of the S / N ratio.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、こうしたプローブの前置増幅器内蔵とい
う方法を採用した場合、S/N比の劣化防止が可能となる
反面、次のような弊害が伴う。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when such a method of incorporating a preamplifier in a probe is adopted, it is possible to prevent deterioration of the S / N ratio, but on the other hand, the following adverse effects are involved.

まず、能動素子である前置増幅器には専用の電力供給が
必要となるため、こうした構成をとった場合、電力供給
用導線と、信号送受信用すなわち振動子に駆動パルスを
印加するための導線と、前置増幅器によって増幅された
受信信号を装置本体側へ送出するための導線との少なく
とも計3種類の導線を配設しなければならない。
First, the preamplifier, which is an active element, requires a dedicated power supply. Therefore, when such a configuration is adopted, a power supply lead wire and a lead wire for signal transmission / reception, that is, for applying a drive pulse to the vibrator are used. It is necessary to provide at least three kinds of conducting wires, namely, a conducting wire for transmitting the reception signal amplified by the preamplifier to the apparatus main body side.

これは必然的に装置本体とプローブとを結ぶ接続ケーブ
ル直径の増大を招き、特に複数個の振動素子を配列した
アレイ型トランスデューサを用いた場合など、ケーブル
の形状が非常に太くごつごつしたものとなってしまい、
超音波診断装置の性能を左右する重要な要素の1つであ
る操作性を著しく損なう結果となる。
This inevitably leads to an increase in the diameter of the connection cable that connects the device body and the probe, and the cable shape becomes extremely thick and rugged, especially when using an array-type transducer in which multiple vibration elements are arranged. And
As a result, the operability, which is one of the important factors that affect the performance of the ultrasonic diagnostic apparatus, is significantly impaired.

こうした問題への対応策として超音波プローブ内に前置
増幅器への電力供給用専用バッテリを備えることも考え
られているが、これは直接的に超音波プローブ自体の大
型化を招くと共にバッテリの寿命による信頼性の低下と
いう不都合を避けられない。そして、これによって電力
供給用の導線は不要となるが、依然として送信及び受信
用の個別の導線が必須であるため、接続ケーブルの直径
減少に寄与するところは少なく、操作性の向上にはさほ
ど役立たない。
As a countermeasure against such a problem, it is considered to provide a dedicated battery for supplying power to the preamplifier in the ultrasonic probe, but this directly causes the ultrasonic probe itself to become large and the battery life. Inevitably, the inconvenience of reduced reliability due to Although this eliminates the need for a power supply conductor, it still requires separate conductors for transmission and reception, so it does not contribute much to the reduction of the diameter of the connection cable, which is very useful for improving operability. Absent.

また、上述したような従来の装置構成では前置増幅器を
プローブ内に設けてとにかく受信信号のS/N比を向上さ
せて画像の鮮明度を優先させたい場合にはそれなりの効
果が得られる。しかし、超音波診断においてはその診断
対象部位あるいは状況によってこうした受信特性そのも
のよりもプローブの小型化を優先させなければならない
ことも多いわけであり、こうした場合にはプローブ内の
構成は必然的に必要最小限の素子だけで済まさなければ
ならず、前置増幅器は装置本体側に置かれることとな
る。ところが、従来の装置構成ではこうした状況が考慮
されておらず、装置本体は前置増幅器内蔵型のプローブ
のみを対象とした構造であったためにプローブの種類ご
とに専用の装置本体を備えなければならず、装置本体の
汎用性が非常に低くなってしまうという問題があった。
Further, in the conventional device configuration as described above, when a preamplifier is provided in the probe to improve the S / N ratio of the received signal and give priority to the sharpness of the image, a certain effect can be obtained. However, in ultrasonic diagnosis, it is often necessary to prioritize miniaturization of the probe over such reception characteristics itself depending on the site to be diagnosed or the situation.In such a case, the configuration inside the probe is inevitably necessary. The preamplifier is placed on the main body side of the device because only a minimum number of elements are required. However, such a situation is not taken into consideration in the conventional device configuration, and since the device body has a structure intended only for a probe with a built-in preamplifier, a dedicated device body must be provided for each type of probe. However, there is a problem that the versatility of the apparatus body is extremely low.

発明の目的 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は簡単な構成で受信信号のS/N比を十分に高く確
保しつつ超音波プローブと装置本体間のケーブル本数を
減少させて操作性を高め、更に前置増幅器内蔵型プロー
ブ型式に対して装置本体が適合し得る超音波診断装置を
提供することにある。
OBJECT OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the object thereof is to reduce the number of cables between the ultrasonic probe and the apparatus body while ensuring a sufficiently high S / N ratio of the received signal with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus which can be reduced in number to improve operability, and can be adapted to a probe type with a built-in preamplifier.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために本発明は、送受信器を有し電
源に接続された装置本体と、振動子及び前置増幅器を内
蔵したプローブと、が接続ケーブルを介して駆動パルス
及び超音波エコー信号の授受を行う超音波診断装置にお
いて、前記プローブは、送信時に前記装置本体から伝送
される前記駆動パルスの前記前置増幅器側への流入を阻
止して前記振動子側にのみ供給させるために前記接続ケ
ーブルと前記前置増幅器との間に介挿された駆動パルス
阻止用ダイオードと、前記超音波エコー信号を前記前置
増幅器側にのみ流入させるために前記接続ケーブルと前
記振動子との間に介挿されたエコー信号阻止用ダイオー
ドと、を含み、前記装置本体は、前記前置増幅器に前記
接続ケーブルを介して接続され、前記接続ケーブルを介
して送給される電圧−電流交換された受信信号を受けと
る本体側増幅器と、前記本体側増幅器と前記接続ケーブ
ルの本体側端との間に接続され、前記接続ケーブルへ前
記駆動パルスを出力する送信パルサーと、前記本体側増
幅器と前記接続ケーブルの本体側端との間に接続され、
前記前置増幅器の駆動電圧として前記駆動パルスとは逆
極性の電圧を前記接続ケーブルに印加する前置増幅器用
電源と、を含み、前記前置増幅器用電源の電圧が、前記
接続ケーブル及び前記駆動パルス阻止用ダイオードを介
して前記前置増幅器に与えられ、装置本体−プローブ間
の信号の授受及び前記装置本体から前記前置増幅器への
電圧供給を振動子毎に単一の接続ケーブルで共用可能に
構成したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a device main body having a transmitter / receiver connected to a power supply, and a probe having a vibrator and a preamplifier built therein, a connection cable. In the ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives the drive pulse and the ultrasonic echo signal via the probe, the probe prevents the drive pulse transmitted from the apparatus main body at the time of transmission from flowing into the preamplifier side and vibrates. A drive pulse blocking diode inserted between the connection cable and the preamplifier for supplying only to the child side, and the connection for causing the ultrasonic echo signal to flow only into the preamplifier side. An echo signal blocking diode interposed between a cable and the vibrator, the apparatus body is connected to the preamplifier via the connection cable, and the connection A main body side amplifier that receives a voltage-current exchanged reception signal sent via a cable and a main body side amplifier and a main body side end of the connection cable are connected, and the drive pulse is connected to the connection cable. Connected between the output pulser for output, the main body side amplifier and the main body side end of the connection cable,
A preamplifier power supply for applying a voltage having a polarity opposite to that of the drive pulse to the connection cable as a drive voltage of the preamplifier, wherein the voltage of the preamplifier power supply is the connection cable and the drive. A single connection cable can be used for each oscillator to send and receive signals between the device body and the probe and to supply voltage to the preamplifier from the device body through the pulse blocking diode. It is characterized in that it is configured in.

[作用] 以上のように構成される本発明によれば、装置本体の送
信パルサーから出力される振動子駆動パルスは接続ケー
ブル−前置増幅器間に介挿された駆動パルス阻止用ダイ
オードによってプローブに内蔵されている前置増幅器側
に回り込むことなく全て振動子励振作用に供されること
になる。
[Operation] According to the present invention configured as described above, the oscillator drive pulse output from the transmission pulser of the apparatus body is applied to the probe by the drive pulse blocking diode inserted between the connection cable and the preamplifier. All of them are used for oscillator excitation without going around the built-in preamplifier side.

そして、被検体内の組織から反射してきた超音波エコー
信号は接続ケーブル−振動子間に介挿されたエコー信号
阻止ダイオードによって駆動パルス供給ラインを逆流し
て本体側に向かうことなく必ず前置増幅器を経て所定の
増幅作用を受けた後に接続ケーブルを介して装置本体内
の受信器に入力される。
Then, the ultrasonic echo signal reflected from the tissue in the subject does not flow backward to the drive pulse supply line by the echo signal blocking diode inserted between the connection cable and the oscillator, and does not go to the main body side without fail. Then, after being subjected to a predetermined amplifying effect, the signal is input to the receiver in the main body of the apparatus via the connection cable.

そして、プローブに内蔵されている前置増幅器への電圧
供給が受信時に前記接続ケーブル及び駆動パルス阻止用
ダイオードを経て装置本体側の電源により行われる。
Then, the voltage supply to the preamplifier built in the probe is performed by the power source on the device main body side through the connection cable and the drive pulse blocking diode at the time of reception.

この結果、装置本体−プローブ間の駆動パルス及び超音
波エコー信号の授受及び装置本体から前置増幅器への電
圧供給は全て単一の接続ケーブルにより賄われ、最小か
つ簡単な構成によって高性能な超音波診断装置を得るこ
とが可能となる。
As a result, a single connecting cable is used for exchanging the drive pulse and ultrasonic echo signal between the device body and the probe and for supplying the voltage from the device body to the preamplifier. It is possible to obtain a sonic diagnostic device.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。
[Embodiment] A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、図中、前記従来装置と同等の構成要素には同一符
号を付し、その説明は省略する。
In the figure, the same components as those of the conventional device are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第1図に本発明に係る超音波診断装置の回路構成例を示
す。
FIG. 1 shows a circuit configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

図において、超音波診断装置全体を装置本体、接続ケー
ブル及び超音波プローブに鎖線をもって大きく三分割し
て示し、各部内に含まれる素子の境界を明らかにして
る。
In the figure, the ultrasonic diagnostic apparatus as a whole is shown in a device body, a connection cable, and an ultrasonic probe, which are roughly divided into three parts with a chain line to clarify the boundaries of the elements included in each part.

本発明装置において特徴的なことは、装置本体−超音波
プローブ間における振動子駆動パルス及び超音波エコー
信号の授受及び超音波プローブに内蔵された前置増幅器
への電圧供給を単一の接続ケーブルをもって実行可能に
構成したことであり、これによってプローブ側に前置増
幅器を内蔵させることによる受信信号の高S/N比確保
と、接続ケーブルの径を最小に抑制して十分な柔軟性を
得ることとを両立させることができ、受信性能と操作性
とを兼ね備えた超音波診断装置を得ることが可能とな
る。
A characteristic of the device of the present invention is that a single connecting cable is used for transmitting / receiving a transducer driving pulse and an ultrasonic echo signal between the device main body and the ultrasonic probe and for supplying a voltage to a preamplifier built in the ultrasonic probe. With this, it is possible to secure a high S / N ratio of the received signal by incorporating a preamplifier on the probe side and to suppress the diameter of the connecting cable to the minimum to obtain sufficient flexibility. It is possible to achieve both of the above, and it is possible to obtain an ultrasonic diagnostic apparatus having both reception performance and operability.

装置本体10は送信器16及び受信器18を含み、送信器16か
ら出力される駆動パルスを接続ケーブル12を介して超音
波プローブ14内に送り込む。
The apparatus main body 10 includes a transmitter 16 and a receiver 18, and sends the driving pulse output from the transmitter 16 into the ultrasonic probe 14 via the connection cable 12.

超音波プローブ14は送られてきた駆動パルスを超音波に
変換するための振動子20及び該振動子20を介して入力さ
れる生体内からの超音波エコー信号を装置本体10側に送
出する前に予め増幅作用を施して高いS/N比を確保して
おくための前置増幅器22とを有する。前述したように、
この前置増幅器22の作用によって生体から反射してきた
超音波エコー信号が伝送経路途中で減衰や、ノイズ混入
などによりそのS/N比が低下することを有効に回避可能
である。
The ultrasonic probe 14 is a transducer 20 for converting the drive pulse that has been sent to an ultrasonic wave, and an ultrasonic echo signal from the inside of the living body that is input via the transducer 20 before being sent to the apparatus body 10 side. And a preamplifier 22 for preliminarily performing an amplifying action to secure a high S / N ratio. As previously mentioned,
By the action of the preamplifier 22, it is possible to effectively prevent the ultrasonic echo signal reflected from the living body from being attenuated in the middle of the transmission path, or the S / N ratio thereof being lowered due to the inclusion of noise.

接続ケーブル12を経て装置本体10側に入った超音波エコ
ー信号は受信器18へ入力し、所定の増幅作用を受けた
後、後段の画像表示処理部に出力される。
The ultrasonic echo signal that has entered the apparatus main body 10 side through the connection cable 12 is input to the receiver 18, is subjected to a predetermined amplification action, and is then output to the image display processing unit in the subsequent stage.

そして、本発明は装置本体10と、前置増幅器22を内蔵し
た超音波プローブ14とが単一の接続ケーブル12をもって
信号の授受を行うことを特徴とし、後述するようにこの
ための主要な役割を果す駆動パルス阻止用ダイオード24
及びエコー信号阻止用ダイオード26とがそれぞれ接続ケ
ーブル12と前置増幅器22との間及び接続ケーブル12と振
動子20との間に介挿されており、また、受信器18の前段
には送信時における駆動パルスの受信器18内への流入を
遮断するための駆動パルス阻止用ダイオード28が配設さ
れている。
The present invention is characterized in that the apparatus main body 10 and the ultrasonic probe 14 having the built-in preamplifier 22 exchange signals with a single connection cable 12, and as will be described later, a main role for this purpose. Driving pulse blocking diode 24
And an echo signal blocking diode 26 are respectively inserted between the connection cable 12 and the preamplifier 22 and between the connection cable 12 and the oscillator 20, and at the front stage of the receiver 18 at the time of transmission. A drive pulse blocking diode 28 for blocking the inflow of the drive pulse into the receiver 18 in FIG.

次に動作を説明する。Next, the operation will be described.

まず、送信時において送信器16内の送信用パルサー30に
送信用トリガパルスTpが印加されると高電圧の駆動パル
ス、図示例では負側の立ち下がりパルスが該送信用パル
サー30内に発生する。
First, when a transmission trigger pulse Tp is applied to the transmission pulser 30 in the transmitter 16 during transmission, a high-voltage drive pulse, in the illustrated example, a negative-side falling pulse is generated in the transmission pulser 30. .

送信用パルサー30の後段にはその出力から直流部分を除
去するためのキャパシタンス32が挿入されており、この
結果第2図のグラフに示すように、図のA点は−100Vを
超える負の電位に引き込まれることとなる。
A capacitance 32 for removing a DC portion from the output is inserted in the subsequent stage of the transmission pulser 30. As a result, as shown in the graph of FIG. 2, the point A in the figure is a negative potential exceeding -100V. Will be drawn to.

この時、それまで電源Vccからの+数ボルト程度の正側
電圧供給によってA点が保たれるとともにこれに伴って
通電状態にあった駆動パルス阻止用ダイオード24及び28
は瞬間的に非通電状態となる。これにより、前置増幅器
22及び受信器18への駆動パルスの流れ込みがさえぎら
れ、トランジスタ34及び36は負の高電圧から保護される
ことが理解される。
At this time, the point A is maintained by the positive side voltage supply of about + several volts from the power source Vcc, and the drive pulse blocking diodes 24 and 28 which have been energized accordingly
Is momentarily de-energized. This allows the preamplifier
It will be appreciated that drive pulse flow into 22 and receiver 18 is blocked and transistors 34 and 36 are protected from negative high voltages.

一方、エコー信号阻止用ダイオード26のみが前記A点電
位の急激な低下と同時に順方向バイアスとなって通電
し、この結果、送信用パルサー30からの駆動パルスはケ
ーブル12及びエコー信号阻止用ダイオード26を経て振動
子20の電極に印加され、圧電材の励振作用によって超音
波パルスビームに変換されて生体内に放射される。
On the other hand, only the echo signal blocking diode 26 becomes a forward bias at the same time when the potential at the point A suddenly drops, and is energized. As a result, the drive pulse from the transmission pulser 30 is transmitted to the cable 12 and the echo signal blocking diode 26. Is applied to the electrode of the vibrator 20 via the electromagnetic wave, converted into an ultrasonic pulse beam by the exciting action of the piezoelectric material, and emitted into the living body.

なお、図示例においては説明の便宜上単一の振動子に対
応する構成のみを抽出して描いている。従って、複数個
の振動素子からなるアレイ型トランスデューサのような
場合には各素子について同一構成の回路を並列接続すれ
ば良いことになる。
In the illustrated example, for convenience of description, only the configuration corresponding to a single vibrator is extracted and drawn. Therefore, in the case of an array type transducer including a plurality of vibrating elements, it is only necessary to connect circuits having the same configuration in parallel for each element.

前記振動子20の励振時において、トランジスタ34のゲー
トには抵抗R1を介して振動子20の電圧が加えられること
になるが、ダイオード40及び42によってその順方向電圧
(例えば0.7V程度)でクランプされるため、駆動パルス
によってトランジスタ34が破壊されるようなことはな
い。
When the oscillator 20 is excited, the voltage of the oscillator 20 is applied to the gate of the transistor 34 via the resistor R1, but the diode 40 and 42 clamp the forward voltage (for example, about 0.7 V). Therefore, the drive pulse does not destroy the transistor 34.

こうした各素子の作用によって送信動作が遂行されるわ
けであり、駆動パルスはその入力対象である振動子20の
みの励振作用を果たし、他の素子への悪影響を及ぼすこ
となくその本来の機能を忠実に果たすことが理解され
る。
The transmission operation is performed by the action of each of these elements, and the drive pulse excites only the oscillator 20 that is the input target, and faithfully retains its original function without adversely affecting other elements. Understood to fulfill.

次に受信動作を説明する。Next, the receiving operation will be described.

基本的に本実施例において、電源入力後上述した駆動パ
ルス送信時以外は全て受信状態にあると見なされ、この
時前置増幅器22のトランジスタ34に向けて装置本体10側
の電源Vccから抵抗R4、接続ケーブル12及び駆動パルス
阻止用ダイオード24を通してバイアス電流が供給されて
いる。同様に、受信器18のトランジスタ36には抵抗R4及
び駆動パルス阻止用ダイオード28を介してバイアス電流
が供給されている。
Basically, in the present embodiment, it is considered that all are in the receiving state except the time of transmitting the driving pulse described above after the power is input. A bias current is supplied through the connection cable 12 and the drive pulse blocking diode 24. Similarly, a bias current is supplied to the transistor 36 of the receiver 18 via the resistor R4 and the drive pulse blocking diode 28.

既述のように、この受信状態時にA点は数ボルト前後の
直流正電位に保たれており、エコー信号阻止用ダイオー
ド26は逆方向バイアスとなってオフ状態にある。
As described above, the point A is kept at a DC positive potential of about several volts in this receiving state, and the echo signal blocking diode 26 is in a reverse bias and is in an off state.

ここで、生体内における反射物体からの超音波エコー信
号は振動子20で電圧変換を受けるわけであるが、この受
信超音波エコー信号電圧は前記数ボルト程度のA点電位
を超えてオフ状態にあるエコー信号阻止用ダイオード26
を通電させるほどハイレベルではない。
Here, the ultrasonic echo signal from the reflecting object in the living body undergoes voltage conversion by the transducer 20, but the received ultrasonic echo signal voltage exceeds the point A potential of about several volts and is turned off. An echo signal blocking diode 26
Is not high enough to energize.

従って、エコー信号阻止用ダイオード26はこのエコー信
号電圧変換時にもオフ状態が持続し、受信信号電圧Vsは
そのまま抵抗R1を介してトランジスタ34のゲートに加え
られることになる。この結果、トランジスタ34のドレイ
ンには次式で表される信号電流が流れ、この電流は接続
ケーブル12を通して前記装置本体10のA点へ流れ込む。
Therefore, the echo signal blocking diode 26 remains off even during this echo signal voltage conversion, and the received signal voltage Vs is directly applied to the gate of the transistor 34 via the resistor R1. As a result, a signal current represented by the following formula flows through the drain of the transistor 34, and this current flows into the point A of the device body 10 through the connection cable 12.

(ただしgm:トランジスタ34の相互コンダクタンス) 超音波エコー信号はA点からベース接地として機能して
いるトランジスタ36のエミッタに入力することとなる
が、この時駆動パルス阻止用ダイオード28の直列オン抵
抗成分も含めた該トランジスタ36の入力インピーダンス
をZitr2とすれば、次の関係が存在する。
(However, gm: mutual conductance of the transistor 34) The ultrasonic echo signal is input from the point A to the emitter of the transistor 36 functioning as a grounded base. At this time, the series ON resistance component of the drive pulse blocking diode 28 is If the input impedance of the transistor 36 including the above is Zitr2, the following relationship exists.

|Zitr2|《R4 …(2) ここで、送信用パルサー30は送信期間以外高イインピー
ダンス状態を持続し、受信には影響を与えないものとす
る。
| Zitr2 | << R4 (2) Here, it is assumed that the transmission pulser 30 maintains a high impedance state except during the transmission period and does not affect reception.

この関係が保持されるならば、信号電流isは全てトラン
ジスタ36のエミッタに流入するものと考えられる。
If this relationship is maintained, the signal current is is all considered to flow into the emitter of the transistor 36.

トランジスタ36は一種の電流−電圧変換器としての役割
を果たし、電流増幅率が十分に大きい場合にはエミッタ
電流とコレクタ電流とはほぼ等しくなり、この結果コレ
クタ端子に現れる信号電圧V0は と表される。
The transistor 36 plays a role as a kind of current-voltage converter, and when the current amplification factor is sufficiently large, the emitter current and the collector current become almost equal, and as a result, the signal voltage V0 appearing at the collector terminal is Is expressed as

ここで、V0/Vsを前置増幅器の電圧増幅率Avと定義すれ
ば、 となる。更に、1《gm・R3という条件の下では という簡単な式で表すことができる。
Here, if V0 / Vs is defined as the voltage amplification factor Av of the preamplifier, Becomes Furthermore, under the condition of 1 << gm ・ R3 It can be expressed by a simple formula.

このように、本実施例によれば送信時における駆動パル
スは接続ケーブル12と前置増幅器22との間に介挿された
駆動パルス阻止用ダイオード24によって前置増幅器22内
のトランジスタ34への逆流流入による破壊を招くことな
く所望の供給対象である振動子20のみに印加され、また
生体からの超音波エコー信号は接続ケーブル12と振動子
20との間に介設されたエコー信号阻止用ダイオード26に
よって必ず前置増幅器22を介して装置本体10側に送り込
まれることとなり、更に受信期間中装置本体10側の電源
Vccから何ら問題なく接続ケーブル12を介して前置増幅
器22への電圧供給が行われる。そして、更に駆動パルス
阻止用ダイオード28の配設によって送信時における受信
器18のトランジスタ36への駆動パルスの流入は確実に回
避でき、単一の接続ケーブル12を(1)送信器16から振
動子20への駆動パルス供給、(2)振動子20から受信器
18への超音波エコー信号の伝送、(3)超音波プローブ
14内の前置増幅器22への装置本体10の電源Vccからの電
圧供給、の三通りの機能目的を共用させることが可能と
なる。
As described above, according to the present embodiment, the drive pulse at the time of transmission is the reverse flow to the transistor 34 in the preamplifier 22 by the drive pulse blocking diode 24 inserted between the connection cable 12 and the preamplifier 22. The ultrasonic echo signal from the living body is applied only to the oscillator 20 that is the desired supply target without causing the destruction due to the inflow, and the ultrasonic echo signal from the living body is connected to the oscillator.
The echo signal blocking diode 26 provided between the device 20 and the device 20 always sends the signal to the device body 10 side through the preamplifier 22.
The voltage is supplied from Vcc to the preamplifier 22 via the connecting cable 12 without any problem. Further, by disposing the drive pulse blocking diode 28, it is possible to surely prevent the drive pulse from flowing into the transistor 36 of the receiver 18 at the time of transmission, and to connect the single connection cable 12 from (1) the transmitter 16 to the oscillator. Drive pulse supply to 20, (2) Transducer 20 to receiver
Transmission of ultrasonic echo signals to 18, (3) ultrasonic probe
It becomes possible to share the three functional purposes of supplying the voltage from the power source Vcc of the device body 10 to the preamplifier 22 in the unit 14.

この結果、前置増幅器22を超音波プローブ14内に配設す
ることによる受信信号のS/N比の高レベル確保と接続ケ
ーブル12を単一とすることによるプローブ14の操作性向
上という従来対立していた両条件を効果的に満たし得る
超音波診断装置を実現し得る。
As a result, the pre-amplifier 22 is provided in the ultrasonic probe 14 to secure a high level of the S / N ratio of the received signal, and the operability of the probe 14 is improved by making the connection cable 12 single. It is possible to realize an ultrasonic diagnostic apparatus that can effectively meet both of the above conditions.

次に超音波診断装置の第2実施例を参考例として第3図
を参照しつつ説明する。本実施例は前記第1実施例と同
一構成の装置本体10を前置増幅器非内蔵型の超音波プロ
ーブに接続した状態を示す。既に述べたように、体腔内
に超音波プローブを挿入しなければならない場合や手術
中の患部モニターの超音波プローブとしては受信性能を
差し置いてもとにかくプローブ自体の物理的スケールを
小型化することが第1条件となる。こうした状況の下で
は当然プローブ内構成要素は必要最小限に絞られるため
にプローブ内から前置増幅器は除去されることになる。
Next, a second embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus will be described as a reference example with reference to FIG. This embodiment shows a state in which the apparatus main body 10 having the same configuration as that of the first embodiment is connected to an ultrasonic probe without a preamplifier. As already mentioned, when it is necessary to insert an ultrasonic probe into a body cavity or as an ultrasonic probe for an affected area monitor during surgery, the physical scale of the probe itself can be miniaturized despite the reception performance. This is the first condition. Under these circumstances, the components in the probe are naturally narrowed down to the minimum necessary, and therefore the preamplifier is removed from the inside of the probe.

従来において、プローブ内に前置増幅器を埋設した構造
を取った場合には、それに対応して装置本体側を専用の
回路構成としなければならず、前置増幅器非内蔵型の超
音波プローブとの互換性はなく、プローブ毎に大型で高
価な装置本体が要求されるというのが実情であった。
Conventionally, when the structure in which the preamplifier is embedded in the probe is adopted, the apparatus main body side must be provided with a dedicated circuit configuration corresponding to the structure, and the ultrasonic probe without the preamplifier In reality, there is no compatibility, and a large and expensive device body is required for each probe.

本第2実施例はこうした課題を解決し、同一の装置本体
で前置増幅器内蔵型及び非内蔵型双方のプローブに対す
る汎用性を実現したものである。
The second embodiment solves these problems and realizes versatility for both the preamplifier built-in type probe and the non-built-in type probe in the same apparatus body.

従って、第3図に係る装置では装置本体10側の回路が前
記第1図と同様であり、超音波プローブ14内の構成のみ
が異なっている。
Therefore, in the device according to FIG. 3, the circuit on the device main body 10 side is the same as that in FIG. 1, and only the internal structure of the ultrasonic probe 14 is different.

この結果、送信時における動作は前記第1図の場合と変
わるところがないため、受信時における動作についての
み説明する。
As a result, the operation at the time of transmission is no different from that in the case of FIG. 1, so only the operation at the time of reception will be described.

ベース接地であるトランジスタ36のインピーダンスZitr
2と振動子20の等価信号源インピーダンスZtdが|Ztd|》|
Zitr2|なる関係にあれば、振動子20からの受信信号は電
流isの形で全てA点に流れ込む。この時、トランジスタ
36のコレクタ端子に現れる電圧V0は V0=is・R7 …(6) として表すことができる。この場合の電圧増幅率Avは である。
Impedance Zitr of transistor 36, which is grounded
2 and the equivalent signal source impedance Ztd of oscillator 20 is | Ztd | >> |
If there is a relation of Zitr2 |, all received signals from the oscillator 20 flow into the point A in the form of current is. At this time, the transistor
The voltage V0 appearing at the collector terminal of 36 can be expressed as V0 = isR7 (6). The voltage amplification factor Av in this case is Is.

従って、上記(5)式と(7)式からR3|Ztd|となる
ように前記第1図におけるR3を選んでおけば、前置増幅
器内蔵型及び非内蔵型プローブいずれの型式に対しても
信号の増幅率を一定に保持可能である。
Therefore, if R3 in FIG. 1 is selected so that R3 | Ztd | is obtained from the above equations (5) and (7), it can be used for both preamplifier built-in type probe and non-prebuilt type probe. The signal amplification factor can be kept constant.

第4図に本発明装置の第3実施例を示す。FIG. 4 shows a third embodiment of the device of the present invention.

本実施例において特徴的なことは、前記第1図における
抵抗R1の代わりにCiを振動子20−トランジスタ34間に介
設したコンデンサ結合としたことであり、これが特に送
信時における駆動パルスのパワーが十分に大きく、かつ
前記第1図のように振動子20−トランジスタ34間に比較
的大きな抵抗を挿入しなくても振動子20を十分に励振可
能である場合に受信性能面で効果を発揮する。
A characteristic of this embodiment is that instead of the resistor R1 shown in FIG. 1, Ci is used as the capacitor coupling provided between the vibrator 20 and the transistor 34, and this is particularly the power of the driving pulse during transmission. Is sufficiently large and the oscillator 20 can be sufficiently excited without inserting a relatively large resistance between the oscillator 20 and the transistor 34 as shown in FIG. To do.

第5図に本発明装置の第4実施例を示す。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the device of the present invention.

本実施例において特徴的なことは、接続ケーブル12と受
信器18との間にコンデンサC3を介設して交流結合とした
ことであり、これによって前記増幅器におけるトランジ
スタ34に流すバイアス電流と装置本体側受信器における
トランジスタ36の直流動作点をそれぞれ独立に選ぶこと
が可能となり、回路設計が容易になる。
A characteristic feature of this embodiment is that a capacitor C3 is provided between the connection cable 12 and the receiver 18 for AC coupling, whereby the bias current flowing in the transistor 34 in the amplifier and the device main body. The DC operating points of the transistor 36 in the side receiver can be independently selected, which facilitates circuit design.

第6図に本発明装置の第5実施例を示す。FIG. 6 shows a fifth embodiment of the device of the present invention.

本実施例は前置増幅器22用の電源−Vccとは逆極性の正
の駆動パルスによって振動子20を励振することを特徴と
し、基本的な回路構成は前記第1図に係る装置と同等で
ある。従って作用効果は第1実施例と変わるところはな
い。
The present embodiment is characterized in that the oscillator 20 is excited by a positive drive pulse having a polarity opposite to that of the power supply -Vcc for the preamplifier 22, and the basic circuit configuration is the same as that of the device shown in FIG. is there. Therefore, the function and effect are the same as those in the first embodiment.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、比較的簡単な構成
により単一の接続ケーブルをもって前置増幅器内蔵型超
音波プローブと装置本体との間で送受信信号の授受及び
装置本体からプローブ内の前置増幅器に対する電圧供給
を実現でき、操作性を損なうことなくS/N比の高い超音
波エコー信号を受信することができ、良質な画像を得る
ことが可能である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, transmission / reception of a transmission / reception signal between the ultrasonic probe with built-in preamplifier and the device main body and the device main body with a single connection cable having a relatively simple structure. Therefore, a voltage can be supplied to the preamplifier in the probe, an ultrasonic echo signal with a high S / N ratio can be received without impairing the operability, and a high-quality image can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明装置の第1実施例を示す回路構成図、 第2図は本発明装置における送受信信号電圧の時間変化
を示すグラフ図、 第3図は本発明装置の第2実施例を示す回路構成図、 第4図は本発明装置の第3実施例を示す回路構成図、 第5図は本発明装置の第4実施例を示す回路構成図、 第6図は本発明装置の第5実施例を示す回路構成図であ
る。 10……装置本体 12……接続ケーブル 14……超音波プローブ 16……送信器 18……受信器 20……振動子 22……前置増幅器 24……駆動パルス阻止用ダイオード 26……エコー信号阻止用ダイオード。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of the device of the present invention, FIG. 2 is a graph showing a time change of a transmission / reception signal voltage in the device of the present invention, and FIG. 3 is a second embodiment of the device of the present invention. FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the present invention device, FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention device, and FIG. It is a circuit block diagram which shows 5th Example. 10 …… Main unit 12 …… Connection cable 14 …… Ultrasonic probe 16 …… Transmitter 18 …… Receiver 20 …… Transducer 22 …… Preamplifier 24 …… Driving pulse blocking diode 26 …… Echo signal Blocking diode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】送受信器を有し電源に接続された装置本体
と、振動子及び前置増幅器を内蔵したプローブと、が接
続ケーブルを介して駆動パルス及び超音波エコー信号の
授受を行う超音波診断装置において、 前記プローブは、 送信時に前記装置本体から伝送される前記駆動パルスの
前記前置増幅器側への流入を阻止して前記振動子側にの
み供給させるために前記接続ケーブルと前記前置増幅器
との間に介挿された駆動パルス阻止用ダイオードと、 前記超音波エコー信号を前記前置増幅器側にのみ流入さ
せるために前記接続ケーブルと前記振動子との間に介挿
されたエコー信号阻止用ダイオードと、 を含み、 前記装置本体は、 前記前置増幅器に前記接続ケーブルを介して接続され、
前記接続ケーブルを介して送給される電圧−電流交換さ
れた受信信号を受けとる本体側増幅器と、 前記本体側増幅器と前記接続ケーブルの本体側端との間
に接続され、前記接続ケーブルへ前記駆動パルスを出力
する送信パルサーと、 前記本体側増幅器と前記接続ケーブルの本体側端との間
に接続され、前記前置増幅器の駆動電圧として前記駆動
パルスとは逆極性の電圧を前記接続ケーブルに印加する
前置増幅器用電源と、 を含み、 前記前置増幅器用電源の電圧が、前記接続ケーブル及び
前記駆動パルス阻止用ダイオードを介して前記前置増幅
器に与えられ、 装置本体−プローブ間の信号の授受及び前記装置本体か
ら前記前置増幅器への電圧供給を振動子毎に単一の接続
ケーブルで共用可能に構成したことを特徴とする超音波
診断装置。
1. An ultrasonic wave for transmitting and receiving a drive pulse and an ultrasonic echo signal through a connection cable between a device body having a transceiver and connected to a power source, and a probe having a vibrator and a preamplifier built therein. In the diagnostic device, the probe is provided with the connection cable and the front end in order to prevent the drive pulse transmitted from the main body of the device at the time of transmission from flowing into the preamplifier side and supply only to the transducer side. A drive pulse blocking diode interposed between an amplifier and an echo signal interposed between the connection cable and the vibrator for allowing the ultrasonic echo signal to flow only to the preamplifier side. And a blocking diode, wherein the device body is connected to the preamplifier via the connection cable,
A main body side amplifier that receives a voltage-current exchanged reception signal sent via the connection cable, and a main body side amplifier connected to the main body side end of the connection cable, and drive to the connection cable. A pulse generator for outputting a pulse is connected between the main body side amplifier and the main body side end of the connection cable, and a voltage having a polarity opposite to that of the drive pulse is applied to the connection cable as a drive voltage of the preamplifier. A power source for the preamplifier, wherein the voltage of the power source for the preamplifier is applied to the preamplifier via the connection cable and the drive pulse blocking diode, An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein transmission and reception and voltage supply from the apparatus body to the preamplifier can be shared by a single connection cable for each transducer.
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