專利名稱：超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向生物體發(fā)送超聲波脈沖、并對來自該生物體的反射波的接收信號進行合成而得到超聲波層析圖像的超聲波診斷裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為超聲波診斷裝置，公開了如下技術(shù)(例如，參照下述的專利文獻1)從驅(qū)動電路向超聲波振動單元提供驅(qū)動脈沖，從超聲波振動單元向目標(biāo)部位發(fā)送超聲波，超聲波振動單元接收來自目標(biāo)部位的回波信號(echo signal)，實施放大、加法、對數(shù)壓縮等處理，從而得到圖像數(shù)據(jù)，并將該圖像數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)視器，在該監(jiān)視器上顯示所希望的診斷圖像。
此外，公開了如下裝置超聲波信號處理裝置(例如，下述的專利文獻2)，在處理回波信號時，將超聲波振動單元接收到的模擬接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對該數(shù)字信號和預(yù)定頻率的參照信號相乘，并對信號波形進行轉(zhuǎn)換處理；超聲波診斷裝置(例如，參照下述的專利文獻3)，將模擬接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將得到數(shù)字數(shù)據(jù)進行合成，從而得到超聲波層析圖像。
圖6是表示將模擬接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的所述超聲波信號處理裝置或者超聲波裝置中的超聲波收發(fā)部以及信號轉(zhuǎn)換部的大致結(jié)構(gòu)的框圖。該收發(fā)部以及信號轉(zhuǎn)換部具有超聲波振動單元1，發(fā)送超聲波，并接收回波信號；驅(qū)動電路2，根據(jù)觸發(fā)信號向超聲波振動單元1發(fā)送驅(qū)動脈沖；A/D轉(zhuǎn)換器4，將超聲波振動單元1接收得到的回波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸出。
此時，超聲波振動單元1接收得到的回波信號在淺部為大振幅，在深部較微弱，故有時A/D轉(zhuǎn)換器4的分辨率(位數(shù))不足(位數(shù)少)。因此，在實際的超聲波診斷裝置中，構(gòu)成為在超聲波振動單元1和A/D轉(zhuǎn)換器4之間連接省略了圖示的前置放大器和可變增益放大器(VCA)，控制回波信號的振幅，控制動態(tài)范圍，并輸入到A/D轉(zhuǎn)換器4中。
專利文獻1特開平6-154210號公報(段落0011圖1)專利文獻2特開平6-313764號公報(段落0008圖1)專利文獻3特開平7-171152號公報(段落0023圖1)但是，在所述超聲波信號處理裝置或者超聲波診斷裝置中，驅(qū)動電路2發(fā)送大振幅脈沖并驅(qū)動超聲波振動單元1之后，由于受到構(gòu)成超聲波振動單元1的壓電元件或者電纜的影響，故產(chǎn)生具有較低的頻率成分的振蕩。因此，如圖7所示，在驅(qū)動發(fā)送脈沖之后得到的淺部的回波信號上疊加了大振幅脈沖的振蕩，所以，為了不缺少淺部的回波信號而在箭頭所示的輸入上下限的范圍內(nèi)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器4，為了在淺部降低增益，需要使用位數(shù)較多的A/D轉(zhuǎn)換器4。但是，現(xiàn)實中可實現(xiàn)低價的A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率是12位左右，這只能處理60dB左右的動態(tài)范圍，可變增益放大器由于增益可變寬度為40～60dB左右，故例如，若處理疊加了120dB的振蕩后的回波信號，則位數(shù)不足。所述超聲波信號處理裝置或者超聲波診斷裝置是對該課題進行改良的裝置，但是，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大型并且高價的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決所述現(xiàn)有裝置的問題而進行的，其目的在于提供一種不需要高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器、高靈敏度且動態(tài)范圍較寬的小型低價的超聲波診斷裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案1的發(fā)明構(gòu)成為以產(chǎn)生脈沖信號的驅(qū)動電路對收發(fā)超聲波的超聲波振動單元進行驅(qū)動，并且，將超聲波振動單元接收的回波信號輸入到模擬低頻帶衰減器，使低頻帶成分衰減，將該模擬低頻帶衰減器的輸出信號輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號輸入到數(shù)字校正濾波器，從而增強在模擬低頻帶濾波器中發(fā)生衰減后的低頻帶成分，輸出具有與超聲波振動單元所接收的回波信號大致相等的頻率分布的數(shù)字信號。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可提供一種不需要高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器、高靈敏度且動態(tài)范圍較寬的小型低價的超聲波診斷裝置。
技術(shù)方案2的發(fā)明構(gòu)成為在前置放大器中將超聲波振動單元所接收的回波信號進行放大后，通過低頻帶衰減濾波器使低頻帶成分發(fā)生衰減，并由可變增益放大器對回波信號的衰減成分進行校正。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)對回波信號進行A/D轉(zhuǎn)換時，可除去低頻帶的振蕩成分，減少信號的動態(tài)范圍，并輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中。
根據(jù)本發(fā)明，可提供不需要高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器、高靈敏度且動態(tài)范圍較寬的小型低價的超聲波診斷裝置。


圖1是表示本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實施方式的超聲波收發(fā)部以及信號轉(zhuǎn)換部的概要結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是表示構(gòu)成本發(fā)明實施方式的模擬低頻帶衰減器的詳細結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是為了說明本發(fā)明實施方式的動作而示出了施加到A/D轉(zhuǎn)換器上的回波信號波形的圖。
圖4A是用于說明本發(fā)明實施方式的動作的圖，是表示低頻帶衰減濾波器的頻率特性的圖。
圖4B是用于說明本發(fā)明實施方式的動作的圖，表示數(shù)字校正濾波器的頻率特性的圖。
圖5A是為了說明本發(fā)明實施方式的動作而示出作為低頻帶衰減器的輸入的超聲波振動單元所接收得到的回波信號之頻率分布的例子的圖。
圖5B是為了說明本發(fā)明實施方式的動作而示出通過了作為低頻帶衰減器的輸出的模擬低頻帶衰減器后的回波信號之頻率分布的例子的圖。
圖5C是為了說明本發(fā)明實施方式的動作而示出由作為數(shù)字校正濾波器的輸出的數(shù)字校正濾波器增強了頻帶成分后的回波信號之頻率分布的例子的圖。
圖5D是為了說明本發(fā)明實施方式的動作示出超聲波振動單元所接收得到的回波信號的信號波形的圖。
圖5E是為了說明本發(fā)明實施方式的動作而示出通過了模擬低頻帶衰減器后的回波信號的信號波形的圖。
圖5F是為了說明本發(fā)明實施方式的動作而示出由數(shù)字校正濾波器增強了低頻帶成分后的回波信號之信號波形的圖。
圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)的超聲波信號處理裝置或者超聲波診斷裝置中的、超聲波的收發(fā)部以及信號轉(zhuǎn)換部的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖7是為了說明現(xiàn)有技術(shù)的超聲波信號處理裝置或者超聲波診斷裝置的動作而示出了施加在A/D轉(zhuǎn)換器上的回波信號波形的圖。
具體實施例方式
圖1是表示本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實施方式的超聲波的收發(fā)部以及信號轉(zhuǎn)換部的概要結(jié)構(gòu)框圖。該收發(fā)部以及信號轉(zhuǎn)換部具有超聲波振動單元1，發(fā)送超聲波，并接收回波信號；驅(qū)動電路2，根據(jù)觸發(fā)信號向超聲波振動單元1發(fā)送驅(qū)動脈沖；模擬低頻帶衰減器3，輸入超聲波振動單元1所接收的回波信號，并使低頻帶成分衰減后輸出；A/D轉(zhuǎn)換器4，輸入通過該模擬低頻帶衰減器3后的回波信號，進行A/D轉(zhuǎn)換后輸出；數(shù)字校正濾波器5，增強與模擬低頻帶衰減器3相反的頻率特性即低頻帶成分，并從回波信號的低頻帶到高頻帶復(fù)原為大致平坦的頻譜分布特性后輸出。
圖2是表示模擬低頻帶衰減器3的詳細結(jié)構(gòu)的框圖，具有放大超聲波振動單元1所接收的回波信號的前置放大器31；低頻帶衰減濾波器32，輸入通過該前置放大器31放大后的回波信號，使低頻帶成分衰減后輸出；可變增益放大器33，輸入從該低頻帶衰減濾波器32輸出的回波信號，并按照傳播時間對回波信號的衰減成分進行校正后輸出。
以下參照圖3到圖5對如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實施方式的動作進行說明。
由驅(qū)動電路2以大振幅的脈沖對超聲波振動單元1進行驅(qū)動，如現(xiàn)有裝置的說明中所使用的圖7所示，將在回波信號上疊加了振蕩后的信號施加給模擬低頻帶衰減器3。因為模擬低頻帶衰減器3具有低頻帶衰減濾波器32，故具有圖7所示的低頻成分的振蕩被除去，如圖3所示，將被控制在A/D轉(zhuǎn)換輸入的上下限范圍內(nèi)的回波信號輸入到A/DA轉(zhuǎn)換器4。并且，由A/D轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并提供給數(shù)字校正濾波器5。數(shù)字校正濾波器5使在低頻帶濾波器32中被衰減后的低頻帶成分增強后輸出。由此，可得到輸入到模擬低頻帶衰減器3的信號波形與頻率分布相同的數(shù)字的回波信號波形。
此時，在模擬低頻帶衰減器3中，在前置放大器31中對超聲波振動單元1接收的回波信號進行放大后，由低頻帶濾波器32使低頻成分發(fā)生衰減，由可變增益放大器33按照傳播時間對回波信號的衰減成分進行校正。
圖4A是表示低頻帶濾波器32的頻率特性即頻率與增益的關(guān)系的曲線圖，如曲線P所示，在低頻帶，具有大致固定的低增益；在中間頻帶，增益以預(yù)定的變化率增大；在高頻帶，具有大致固定的高增益。圖4B是表示數(shù)字校正濾波器5的頻率特性即頻率與增益的關(guān)系的曲線圖，如曲線Q所示，以在低頻帶具有大致固定的高增益、在中間頻帶增益以預(yù)定的變化率減小、而在高頻帶具有大致固定的低增益的方式設(shè)定，相對于低頻帶濾波器32，數(shù)字校正濾波器5為反濾波器。
圖5A示例出超聲波振蕩子1所接收得到的回波信號的頻率分布，以曲線R的方式分布。該回波信號通過模擬低頻帶衰減器3，則如圖5B所示，低頻成分減少，變?yōu)槿缜€S那樣的分布。然后，在數(shù)字校正濾波器5中使低頻成分增強，由此，如圖5C所示，對低頻成分進行補償，并如曲線T那樣還原為原來的頻率分布。因此，圖5D所示的信號波形因模擬低頻帶衰減器3而如圖5E所示那樣產(chǎn)生變形，但是，當(dāng)從數(shù)字校正濾波器5輸出時，如圖5F所示，還原為原來的信號波形。
如上所述，實際的超聲波診斷裝置在超聲波振動單元1和A/D轉(zhuǎn)換器4之間具有前置放大器以及可變增益放大器，但是，在本實施方式中，將模擬低頻帶衰減器3制作成依次連接前置放大器31、低頻帶衰減濾波器32和可變增益放大器33的結(jié)構(gòu)，由此，能夠確保良好的SN比。此外，使低頻成分發(fā)生衰減后的信號的動態(tài)范圍被抑制得較低，故與不使低頻成分發(fā)生衰減時的信號相比，具有可變增益放大器33的增益可變幅度較小的優(yōu)點。
這樣，若按照本實施方式，使回波信號與大振幅脈沖疊加后的信號通過模擬低頻帶衰減器3，由此，可除去低頻帶的振蕩成分，減少信號的動態(tài)范圍，并輸入到A/D轉(zhuǎn)換器4中。
此外，以在數(shù)字校正濾波器5中使通過A/D轉(zhuǎn)換器4后的數(shù)字數(shù)據(jù)的回波信號的低頻成分增強的方式構(gòu)成，由此，可抵消模擬低頻帶衰減器3的影響，還原為回波信號原來的波形，并且，能夠不使淺部的回波信號信息飽和而輸入到A/D轉(zhuǎn)換器4，因此，可提供一種使用分辨率較低的A/D轉(zhuǎn)換器和可變增益放大器、淺部的圖像信息輸出較優(yōu)良的小型低價的超聲波診斷裝置。
本發(fā)明以如上所述的方式構(gòu)成，故本發(fā)明的超聲波診斷裝置適用于獲得被檢測體的超聲波層析圖象的技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，具有超聲波振動單元，收發(fā)超聲波；驅(qū)動電路，產(chǎn)生脈沖信號，并對所述超聲波振動單元進行驅(qū)動；模擬低頻帶衰減器，使所述超聲波振動單元所接收的回波信號的低頻帶成分發(fā)生衰減后輸出；A/D轉(zhuǎn)換器，對所述模擬低頻帶衰減器的輸出信號進行A/D轉(zhuǎn)換后輸出；數(shù)字校正濾波器，使在經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換并輸出的數(shù)字信號的所述模擬低頻帶衰減器中發(fā)生衰減后的低頻帶成分增強，并輸出具有與所述回波信號大致相等的頻率分布的數(shù)字信號。
2.如權(quán)利要求1記載的超聲波診斷裝置，其中所述模擬低頻帶衰減器具有前置放大器，對所述超聲波振動單元所接收的所述回波信號進行放大；低頻帶衰減濾波器，輸入經(jīng)由所述前置放大器放大后的所述回波信號，并使低頻帶成分衰減后輸出；可變增益放大器，輸入從所述低頻帶衰減濾波器輸出的回波信號，并按照傳播時間對所述回波信號的衰減進行校正后輸出。
全文摘要
公開了一種不需要高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器、高靈敏度且動態(tài)范圍較寬的小型廉價的超聲波診斷裝置的技術(shù)，按照該技術(shù)，以產(chǎn)生脈沖信號的驅(qū)動電路(2)對收發(fā)超聲波的超聲波振動單元(1)進行驅(qū)動，并且，將超聲波振動單元所接收的回波信號輸入到模擬低頻帶衰減器(3)，使低頻帶成分發(fā)生衰減，將該模擬低頻帶衰減器的輸出信號輸入到A/D轉(zhuǎn)換器(4)后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號輸入到數(shù)字校正濾波器(5)，使在模擬低頻帶濾波器中發(fā)生衰減后的低頻帶成分增強，從而輸出具有與超聲波振動單元所接收的回波信號大致相等的頻率分布的數(shù)字信號。
文檔編號G01S7/52GK1972634SQ20058001797
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者中村恭大 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社