專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波探頭和超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)置發(fā)送電路的超聲波探頭和超聲波診斷裝置。
背景技術(shù)：
研發(fā)了和超聲波診斷裝置本體的頻道數(shù)(例如128ch)相比，具備具有較多元件的1.5維陣列和2維陣列等的超聲波探頭。
在特開(kāi)2000-33087中，記載了將超聲波振蕩器組分成多個(gè)子陣列，進(jìn)行信號(hào)處理的例子。
在這些超聲波探頭中，設(shè)計(jì)成在探頭手柄部分配置和各振蕩器對(duì)應(yīng)的發(fā)送電路和接收電路，在探頭手柄內(nèi)組分成多個(gè)子陣列，束起接收信號(hào)，不增加和超聲波診斷裝置本體的連接信號(hào)數(shù)量。
例如，在3200個(gè)元件的2維陣列探頭內(nèi)，將接收元件的25個(gè)元件作為1個(gè)組，能夠以128組控制3200個(gè)元件，能夠保持不變地連接到128個(gè)頻道的本體上。通過(guò)在組內(nèi)和接收束的方向相配合地進(jìn)行微小的延遲時(shí)間控制，能夠執(zhí)行電子掃描。
發(fā)送電路用探頭手柄內(nèi)具有的發(fā)送波束生成器控制延遲時(shí)間，在每個(gè)元件中具有的發(fā)送電路內(nèi)產(chǎn)生高電壓脈沖。通過(guò)從裝置本體到發(fā)送波束生成器使用串行通路，能夠用幾根控制線(xiàn)傳送延遲數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)。
但是，這樣，在探頭手柄內(nèi)具有發(fā)送接收電路的超聲波探頭因?yàn)槌荒鼙苊獬暡ㄕ袷幤鞯淖儞Q損失引起的發(fā)熱之外，還不能避免由電子電路自身的電力消耗引起的發(fā)熱，所以要求降低這些發(fā)熱。而且，也要求抑制探頭手柄的大小和重量，使得長(zhǎng)時(shí)間握在手中也不會(huì)疲勞。因此，在探頭內(nèi)的電子電路中采用小型·低電力電路，發(fā)送電路由簡(jiǎn)單的單極脈沖驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。
另一方面，采用臨床上分辯率好的高次諧波成像要求高的脈沖反相成像法等方法。脈沖反相成像法挪動(dòng)180度相位，進(jìn)行兩次信息發(fā)送，將基于該兩次信息發(fā)送的兩個(gè)回波信號(hào)相加，從而僅僅提取高次諧波分量并圖像化。
但是在單極脈沖驅(qū)動(dòng)電路中，一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)椴荒軌蜉敵鲭p極性波形，所以不使用脈沖反相成像法這樣的方法。因此，在用單極脈沖驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成發(fā)送電路的場(chǎng)合，使用的是，采用由高通濾波器除去基波的過(guò)濾器法的高次諧波成像。在過(guò)濾器法中，發(fā)送的基波沒(méi)有消除干凈，和脈沖反相成像法相比，畫(huà)質(zhì)差。
在特開(kāi)2004-89694中，還提出了在和連接超聲波振蕩器的發(fā)送電路的電極相反的一側(cè)，連接接收電路，從而在單極脈沖驅(qū)動(dòng)電路中也可以采用脈沖反相成像法的結(jié)構(gòu)。
但是，如果是特開(kāi)2004-89694的結(jié)構(gòu)，由于Pch晶體管和Nch晶體管的特性差以及探頭電線(xiàn)的特性差，上升時(shí)間和下降時(shí)間會(huì)不相同，所以存在正負(fù)波形的對(duì)稱(chēng)性差的問(wèn)題。
如上所述，目前，在采用單極脈沖驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，雙極性波形不能輸出，即使能輸出其波形的對(duì)稱(chēng)性也差，采用脈沖反相成像法得到高畫(huà)質(zhì)圖像存在困難。

發(fā)明內(nèi)容
從這一情況來(lái)看，希望在為單極脈沖驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，能夠發(fā)送正負(fù)對(duì)稱(chēng)性好的雙極性波形。
本發(fā)明的第1方式的超聲波探頭具備具有第1和第2電極的超聲波振蕩器；第1發(fā)送電路，用于對(duì)上述第1電極發(fā)送電信號(hào)；和第2發(fā)送電路，用于對(duì)上述第2電極發(fā)送電信號(hào)。
本發(fā)明的第2方式的一種超聲波診斷裝置，包括執(zhí)行超聲波發(fā)送和超聲波回波接收的超聲波探頭；以及基于由上述超聲波探頭接收的上述超聲波回波而生成圖像的圖像生成部。上述超聲波探頭具備具有第1和第2電極的超聲波振蕩器；第1發(fā)送電路，用于對(duì)上述第1電極發(fā)送電信號(hào)；和第2發(fā)送電路，用于對(duì)上述第2電極發(fā)送電信號(hào)。
本發(fā)明的第3方式的超聲波探頭具備從超聲波發(fā)射面發(fā)射超聲波的壓電元件；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面上的第1電極；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面的背面上的第2電極；切換部，用于針對(duì)上述第1電位點(diǎn)和第2電位點(diǎn)，切換并連接上述第1電極和上述第2電極；發(fā)送控制部，用于通過(guò)切換上述切換部以驅(qū)動(dòng)上述超聲波振蕩器，來(lái)執(zhí)行多次相位互不相同的超聲波發(fā)送；和高次諧波提取裝置，基于對(duì)應(yīng)于上述多次超聲波發(fā)送而分別得到的多個(gè)超聲波回波信號(hào)，提取與上述超聲波發(fā)送中的超聲波基波相對(duì)應(yīng)的高次諧波的接收信號(hào)分量。
本發(fā)明的第4方式的超聲波診斷裝置具備從超聲波發(fā)射面發(fā)射超聲波的壓電元件；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面上的第1電極；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面的背面上的第2電極；切換部，用于針對(duì)上述第1電位點(diǎn)和第2電位點(diǎn)，切換并連接上述第1電極和上述第2電極；發(fā)送控制部，用于通過(guò)切換上述切換部以驅(qū)動(dòng)上述超聲波振蕩器，來(lái)執(zhí)行多次相位互不相同的超聲波發(fā)送；和高次諧波提取裝置，基于對(duì)應(yīng)于上述多次超聲波發(fā)送而分別得到的多個(gè)超聲波回波信號(hào)，提取與上述超聲波發(fā)送中的超聲波基波相對(duì)應(yīng)的高次諧波的接收信號(hào)分量。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在接下來(lái)的描述中提出，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施得知。利用特別是在下文指出的手段和組合可以實(shí)現(xiàn)和獲取本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。


包含在說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且和上面給出的一般性說(shuō)明以及下面給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明一起，對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行解釋。
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。
圖2是表示在第1實(shí)施方式中，在第1次和第2次信號(hào)發(fā)送中發(fā)送被反轉(zhuǎn)180度的波形的順序的時(shí)序圖。
圖3是表示圖1所示振蕩器組中的脈沖電流路徑的圖形。
圖4是表示圖1所示振蕩器組中的脈沖電流路徑的圖形。
圖5是表示圖1所示振蕩器組中回波信號(hào)所流過(guò)的路徑的圖形。
圖6是表示在第1實(shí)施方式中，在第1次和第2次信號(hào)發(fā)送中發(fā)送被反轉(zhuǎn)180度的波形的順序的的變形例的時(shí)序圖。
圖7是表示在第1實(shí)施方式中，在第1次和第2次信號(hào)發(fā)送中發(fā)送被反轉(zhuǎn)180度的波形的順序的的變形例的時(shí)序圖。
圖8是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。
圖9是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。
圖10是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。
圖11是表示在第4實(shí)施方式中，在第1次和第2次信號(hào)發(fā)送中發(fā)送被反轉(zhuǎn)180度的波形的順序的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(第1實(shí)施方式)圖1是表示第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。
第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置具有裝置本體100和超聲波探頭200。
裝置本體100還包含系統(tǒng)控制器1、波束生成器2、掃描變換器3和顯示裝置4。超聲波探頭200還包含發(fā)送波束生成器5、子陣列波束生成器6以及多個(gè)振蕩器組7。
系統(tǒng)控制器1將延遲數(shù)據(jù)和發(fā)送波形數(shù)據(jù)傳送給發(fā)送波束生成器5。發(fā)送波束生成器5基于延遲數(shù)據(jù)和發(fā)送波形數(shù)據(jù)，控制多個(gè)振蕩器組7中的每一個(gè)以形成所需要的超聲波束。
在通過(guò)將多個(gè)振蕩器組7分組而形成的多個(gè)子組內(nèi)，子陣列波束生成器6將從多個(gè)振蕩器組7分別輸出的回波信號(hào)稍稍延遲后相加。子陣列波束生成器6將每個(gè)子組中得到的相加回波信號(hào)發(fā)送到波束生成器2中。波束生成器2延遲相加全部在每個(gè)子組中得到的相加回波信號(hào)，以得到與所需要的接收波束相關(guān)的回波信號(hào)。波束生成器2在應(yīng)該采用脈沖反相成像法時(shí)，執(zhí)行從上述回波信號(hào)提取高次諧波分量的處理。即如后所述，波束生成器2將基于移動(dòng)180度相位的2次發(fā)送的2個(gè)回波信號(hào)相加，以抵消基波分量，從而提取出高次諧波分量。掃描變換器3將由波束生成器2得到的回波信號(hào)變換成適于在顯示裝置4中顯示的數(shù)據(jù)。顯示裝置4基于由掃描變換器3變換的數(shù)據(jù)來(lái)顯示超聲波圖像。
多個(gè)振蕩器組7都具有相同的結(jié)構(gòu)。即振蕩器組7包含超聲波振蕩器71、第1至第4晶體管72-1～72-4、驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2、第1至第4二極管73-1～73-4以及接收放大器75。
超聲波振蕩器71包含第1和第2電極71a、71b，根據(jù)施加在該電極間的電壓變化發(fā)出超聲波。第1電極71a位于超聲波發(fā)射面?zhèn)?，?電極71b位于和超聲波發(fā)射面相反的背面。配置多個(gè)分別包含在振蕩器組7中的超聲波振蕩器71，以形成1.5維陣列或者2維陣列。
第1晶體管72-1配置在電壓為Vpp的電位點(diǎn)P1和第1電極71a之間。第2晶體管72-2配置在作為接地電位的電位點(diǎn)P2和第1電極71a之間。第3晶體管72-3配置在電位點(diǎn)P1和第2電極71b之間。第4晶體管72-4配置在作為接地電位的電位點(diǎn)P3和第2電極71b之間。第1和第2晶體管72-1、72-2的柵極連接到驅(qū)動(dòng)電路74-1上。第3和第4晶體管72-3、72-4的柵極連接到驅(qū)動(dòng)電路74-2上。第1至第4晶體管72-1～72-4都采用同種元件。即第1至第4晶體管72-1～72-4都具有相同的特性。這里，采用同一型號(hào)的p溝道晶體管。
第1和第2二極管73-1、73-2同時(shí)配置在電位點(diǎn)P2和第2晶體管72-2之間。第1和第2二極管73-1、73-2相互反向地并列。第3和第4二極管73-3、73-4同時(shí)配置在電位點(diǎn)P3和第4晶體管72-4之間。第3和第4二極管73-3、73-4相互反向地并列。
從發(fā)送波束生成器5輸出的控制信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2中。驅(qū)動(dòng)電路74-1基于上述控制信號(hào)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S2發(fā)送到第1和第2二極管73-1、73-2中。驅(qū)動(dòng)電路74-2基于上述控制信號(hào)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3、S4發(fā)送到第3和第4二極管73-3、73-4中。
接收放大器75是差增放大電路，具有兩個(gè)輸入端子。一個(gè)輸入端子通過(guò)第2晶體管72-2連接到第1電極71a上。另一輸入端子通過(guò)第4晶體管72-4連接到第2電極71b上。即超聲波振蕩器71接收的回波信號(hào)通過(guò)第2和第4晶體管72-2、72-4輸入到接收放大器75中。接收放大器75在將該回波信號(hào)放大之后，向子陣列波束生成器6發(fā)送。
下面對(duì)按上述方式構(gòu)成的超聲波診斷裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。由于在該超聲波診斷裝置的操作中，和以前的操作的不同之處在于是與超聲波發(fā)送時(shí)超聲波振蕩器71的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的操作，所以下面以這一點(diǎn)作為中心進(jìn)行說(shuō)明，省略對(duì)其它操作的說(shuō)明。
圖2是表示在第1次和第2次信號(hào)發(fā)送中發(fā)送被反轉(zhuǎn)180度的波形的順序的時(shí)序圖。
從第1次的發(fā)送開(kāi)始定時(shí)即時(shí)刻t1起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Pa中，驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S4為高電平的同時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S3為低電平。而且，時(shí)間T是相當(dāng)于1/2波長(zhǎng)的時(shí)間。如果是例如2MHz的超聲波振蕩器，則時(shí)間T是250nsec。這樣，第1晶體管72-1和第4晶體管72-4成為導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)如圖3所示，脈沖電流從電位點(diǎn)P1通過(guò)第1晶體管72-1、超聲波振蕩器71、第4晶體管72-4以及第4二極管73-4流入電位點(diǎn)P3。
在從期間Pa結(jié)束的時(shí)刻t2起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Pb中，驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S3為高電平的同時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S4為低電平。這樣，第2晶體管72-2和第3晶體管72-3成為導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)如圖4所示，脈沖電流從電位點(diǎn)P1通過(guò)第3晶體管72-3、超聲波振蕩器71、第2晶體管72-2以及第1二極管73-1流入電位點(diǎn)P2。
這樣，在期間Pa、Pb中，都將相同的電壓施加到超聲波振蕩器71上，但脈沖電流的方向相反。因此從圖2所示的發(fā)送聲壓的波形可知，在期間Pa和期間Pb，音頻輸出的正負(fù)是相反的。
在不執(zhí)行音頻輸出的期間Pc、Pf中，驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S4為高電平的同時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S3為低電平。這樣，第2晶體管72-2和第4晶體管72-4成為導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)如圖5所示，超聲波振蕩器71接收超聲波回波而產(chǎn)生的回波信號(hào)通過(guò)第2晶體管72-2或者第4晶體管72-4輸入到接收放大器75中。第1至第4二極管73-1～73-4以高阻抗將來(lái)自超聲波振蕩器71的回波信號(hào)輸入到接收放大器75中。換言之，第1至第4二極管73-1～73-4執(zhí)行T/R開(kāi)關(guān)的動(dòng)作。
在從第2次的發(fā)送開(kāi)始定時(shí)即時(shí)刻t3起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Pd中，驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S3為高電平的同時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S4為低電平。因此期間Pd的狀態(tài)和期間Pb相同。
在從期間Pd結(jié)束的時(shí)刻t4起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Pe中，驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S4為高電平的同時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S3為低電平。因此期間Pe的狀態(tài)和期間Pa相同。因此從如2所示發(fā)送聲壓的波形可知，音頻輸出在期間Pa、Pb和期間Pd、Pe的相位反轉(zhuǎn)180度。
這樣，根據(jù)第1實(shí)施方式，驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1～S4中的任何一個(gè)都是單極脈沖，同時(shí)能夠使音頻輸出為圖2所示的雙極性波形，而且能夠使該雙極性波形的相位反轉(zhuǎn)180度。于是，即便在發(fā)送相位相差180度的任一波形的情況下，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)該波形的上升的晶體管具有相同特性，所以?xún)刹ㄐ蔚膶?duì)稱(chēng)性也是優(yōu)良的。
在兩次發(fā)送接收中執(zhí)行高次諧波成像的成像法中，反轉(zhuǎn)180度時(shí)的發(fā)送波形的對(duì)稱(chēng)性對(duì)畫(huà)質(zhì)性能有很大的影響。因此，利用第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置，能夠提高高次諧波成像的畫(huà)質(zhì)。
而且，例如為了用以前的單極驅(qū)動(dòng)電路輸出發(fā)送電壓100Vp-p，需要電源電壓為100V，但在第1實(shí)施方式中，電源電壓可以是50V。而且，為了用雙極驅(qū)動(dòng)電路同樣輸出100Vp-p，需要+50V和-50V這兩種電壓源，但在本發(fā)明中，可以?xún)H僅使用+50V這1種電壓源。即利用第1實(shí)施方式，電源電路的電壓輸出可以是發(fā)送電壓的峰值的1/2。
而且，在發(fā)送電壓是100Vp-p時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的單極驅(qū)動(dòng)電路，晶體管的耐壓需要在100V以上，但在第1實(shí)施方式中，第1至第4晶體管72-1～72-4的耐壓是50V即可。即根據(jù)第1實(shí)施方式，第1至第4晶體管72-1～72-4的耐壓可以是發(fā)送電壓的峰值的1/2。如果使電源電壓為1/2，因?yàn)殡娏饕渤蔀?/2，所以第1至第4晶體管72-1～72-4可以采用廉價(jià)且小型的元件。
而且，如圖6所示，如果驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2第1次使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S4為高電平，第2次僅僅使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S3為高電平，則可以使第1次為正波，第2次為負(fù)波的寬帶域脈沖反轉(zhuǎn)180度后發(fā)送。
如圖7所示，如果驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2在各驅(qū)動(dòng)信號(hào)中生成了脈寬調(diào)制過(guò)的脈沖，則可以執(zhí)行抑制高次諧波的發(fā)送，或者將函數(shù)賦予每個(gè)發(fā)送頻道，執(zhí)行發(fā)送等待。
(第2實(shí)施方式)圖8是表示第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。而且，在圖8中，和圖1相同的部分省略圖示，或者用同一符號(hào)表示，省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。而且，第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置和第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于具有取代振蕩器組7的振蕩器組8，所以在圖8中，僅僅示出1個(gè)振蕩器組8的結(jié)構(gòu)。
振蕩器組8包含超聲波振蕩器71、第1至第4晶體管72-1～72-4、驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2、第1和第2二極管73-1、73-2以及接收放大器75。
即振蕩器組8省略了振蕩器組7中的第3和第4二極管73-3、73-4，將第4晶體管72-4直接連接到電位點(diǎn)P3上。
然后，將接收放大器75的輸出反饋給接收放大器75的反相輸入端子，將接收放大器75的非反相輸入端子通過(guò)第2晶體管72-2連接到第1電極71a上。
即使將振蕩器組7變更成這種結(jié)構(gòu)的振蕩器組8，也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)在第1實(shí)施方式中所述的效果。
然后，如圖8所示，利用至接收放大器75的單側(cè)輸入也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接收回波的檢測(cè)。
(第3實(shí)施方式)圖9是表示第3實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。而且，在圖9中，省略和圖1相同的部分的圖示，或者用同一符號(hào)表示，省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。而且，第3實(shí)施方式的超聲波診斷裝置和第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于取代振蕩器組7而具有振蕩器組9，所以在圖9中，僅僅示出1個(gè)振蕩器組9的結(jié)構(gòu)。
振蕩器組9包含超聲波振蕩器71、第1至第4晶體管72-1～72-4、驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2、第1至第4二極管73-1～73-4、接收放大器75、電容器91-1、91-2以及電阻器92-1、92-2。
即振蕩器組9在振蕩器7上增加了電容器91-1、91-2以及電阻器92-1、92-2。電容器91-1、91-2分別配置在第2和第4二極管72-2、72-4與接收放大器75的兩個(gè)輸入端子之間。電阻器92-1、92-2配置在接收放大器75的兩個(gè)輸入端子和接地電位的電位點(diǎn)之間。
而且，在振蕩器組9中，第1電極71a通過(guò)第2晶體管72-2與第1和第2二極管73-1、73-2連接到電壓為Vnn的電位點(diǎn)P4上。第2電極71b也通過(guò)第4晶體管72-4與第3和第4二極管73-3、73-4連接到電位點(diǎn)P4上。電壓Vnn和電壓Vpp是不同的值。
如果是這樣的結(jié)構(gòu)，就需要兩種電壓源，除此以外，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)第1實(shí)施方式中所述的效果。
而且，回波信號(hào)通過(guò)由電容器91-1和電阻器92-1或者電容器91-2和電阻器92-2構(gòu)成的交流耦合而向接收放大器75導(dǎo)入。
(第4實(shí)施方式)圖10是表示第4實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖形。而且，在圖10中，和圖1相同的部分省略圖示，或者用同一符號(hào)表示，省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。而且，第4實(shí)施方式的超聲波診斷裝置和第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于取代振蕩器組7而具有振蕩器組10，所以在圖10中，僅僅示出1個(gè)振蕩器組10的結(jié)構(gòu)。
振蕩器組10包含超聲波振蕩器71、第1至第6晶體管72-1～72-6、第1至第4二極管73-1～73-4、驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4以及接收放大器75。
即振蕩器組10在振蕩器7上增加了第5和第6晶體管72-5、72-6的同時(shí)，還取代驅(qū)動(dòng)電路74-1、74-2而具有驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4。
第5晶體管72-5配置在電壓為Vnn的電位點(diǎn)P5和第1電極71a之間。第6晶體管72-6配置在電位點(diǎn)P5和第2電極71b之間。第1、第2和第5晶體管72-1、72-2、72-5的柵極連接到驅(qū)動(dòng)電路74-3上。第3、第4和第6晶體管72-3、72-4、72-6的柵極連接到驅(qū)動(dòng)電路74-4上。第5和第6晶體管72-5、72-6中的任何一個(gè)都采用和第1至第4晶體管72-1～72-4相同種類(lèi)的元件。電壓Vnn和電壓Vpp的極性相反。
從發(fā)送波束生成器5輸出的控制信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4中。驅(qū)動(dòng)電路74-3基于上述控制信號(hào)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S2、S5發(fā)送到第1、第2和第5二極管73-1、73-2、73-5中。驅(qū)動(dòng)電路74-4基于上述控制信號(hào)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3、S4、S6發(fā)送到第3、第4和第6二極管73-3、73-4、73-6中。
下面對(duì)按上述方式構(gòu)成的超聲波診斷裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。由于在該超聲波診斷裝置的動(dòng)作中，和以前動(dòng)作的不同之處在于是與超聲波發(fā)送時(shí)超聲波振蕩器71的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的操作，所以下面以這一點(diǎn)作為中心進(jìn)行說(shuō)明，省略對(duì)其它操作的說(shuō)明。
圖11是表示在第1次和第2次信號(hào)發(fā)送中發(fā)送被反轉(zhuǎn)180度的波形的順序的時(shí)序圖。
在從第1次的發(fā)送開(kāi)始定時(shí)即時(shí)刻t11起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Pg中，驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S4為高電平的同時(shí)，使其它驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S3、S5、S6為低電平。這樣，第1晶體管72-1和第4晶體管72-4成為導(dǎo)通狀態(tài)，脈沖電流從電位點(diǎn)P1通過(guò)第1晶體管72-1、超聲波振蕩器71、第4晶體管72-4以及第4二極管73-4而流入電位點(diǎn)P3。這一狀態(tài)和圖3相同。
在從期間Pg結(jié)束的時(shí)刻t12起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Ph中，驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S4、S5為高電平的同時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S2、S3、S6為低電平。這樣，第4晶體管72-4和第5晶體管72-5成為導(dǎo)通狀態(tài)，脈沖電流從電位點(diǎn)P5通過(guò)第5晶體管72-5、超聲波振蕩器71、第4晶體管72-4以及第4二極管73-4而流入電位點(diǎn)P3。
這樣，在期間Pg、Ph中，超聲波振蕩器71的脈沖電流的方向相同，但施加到超聲波振蕩器71上的電壓的極性彼此相反。因此從圖11所示的發(fā)送聲壓的波形可知，在期間Pg和期間Ph，音頻輸出的正負(fù)是相反的。
在不執(zhí)行音頻輸出的期間Pi、Pm中，驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S4為高電平，使其它驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S3、S5、S6為低電平。這樣，第2晶體管72-2和第4晶體管72-4成為導(dǎo)通狀態(tài)。這一狀態(tài)和圖5相同。
在從第2次的發(fā)送開(kāi)始定時(shí)即時(shí)刻t13起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Pj中，驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S3為高電平，使其它驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S4、S5、S6為低電平。這樣，第2晶體管72-2和第3晶體管72-3成為導(dǎo)通狀態(tài)，脈沖電流從電位點(diǎn)P1通過(guò)第3晶體管72-3、超聲波振蕩器71、第2晶體管72-2以及第1二極管73-1流入電位點(diǎn)P2。這一狀態(tài)和圖4相同。
在從期間Pj結(jié)束的時(shí)刻t14起經(jīng)過(guò)時(shí)間T的期間Pk中，驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4在使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2、S6為高電平的同時(shí)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S3、S4、S5為低電平。這樣，第2晶體管72-2和第6晶體管72-6成為導(dǎo)通狀態(tài)，脈沖電流從電位點(diǎn)P5通過(guò)第6晶體管72-6、超聲波振蕩器71、第2晶體管72-2以及第1二極管73-1流入電位點(diǎn)P2。
這樣，在期間Pj、Pk中，超聲波振蕩器71的脈沖電流的方向相同，但施加到超聲波振蕩器71上的電壓的極性彼此相反。因此從圖11所示的發(fā)送聲壓的波形可知，在期間Pj和期間Pk，音頻輸出的正負(fù)是相反的。
因?yàn)槠陂gPj、Pk的脈沖電流的方向和期間Pg、Ph的該方向相反，施加的電壓的變化相同，所以從圖11所示的發(fā)送聲壓的波形可知，在期間Pg、Ph和期間Pj、Pk，音頻輸出的相位反轉(zhuǎn)180度。
這樣，在第4實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)電路74-3、74-4輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1～S6的任何一個(gè)都是單極脈沖，但是能夠使音頻輸出為圖11所示的雙極性波形，而且能夠使該雙極性波形的相位反轉(zhuǎn)180度。在發(fā)送相位相差180度的任一波形時(shí)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)該波形的上升的晶體管具有相同的特性，所以?xún)刹ㄐ蔚膶?duì)稱(chēng)性好。
以上的各實(shí)施方式可以實(shí)施下面的各種變形。
也可以在裝置本體100一側(cè)具備安裝在超聲波探頭200中的部分電路。例如也可以從超聲波振蕩器71的兩極引出信號(hào)而連接到本體上，在裝置本體100一側(cè)具有超聲波振蕩器71以外的全部電路。
也可以第1和第3晶體管72-1、72-3都連接到電壓為Vpp的其它電位點(diǎn)上。也可以第5和第6晶體管72-5、72-6都連接到電壓為Vnn的其它電位點(diǎn)上。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很容易產(chǎn)生另外的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，廣義上的本發(fā)明不局限于這里示出和說(shuō)明的具體細(xì)節(jié)及給出的實(shí)施例。因此，在不脫離由權(quán)利要求及其對(duì)等物限定的總的發(fā)明思想的精神或范圍的情況下，可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭，其特征在于具備具有第1和第2電極的超聲波振蕩器；第1發(fā)送電路，用于對(duì)上述第1電極發(fā)送電信號(hào)；和第2發(fā)送電路，用于對(duì)上述第2電極發(fā)送電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于上述第1和第2發(fā)送電路彼此具有基本相同的特性。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于上述第1發(fā)送電路包含連接在第1電源和上述第1電極之間的第1切換元件，以及連接在第2電源或者接地電位點(diǎn)與上述第1電極之間的第2切換元件，上述第2發(fā)送電路包含連接在上述第1電源和上述第2電極之間的第3切換元件，以及連接在上述第2電源或者接地電位點(diǎn)與上述第2電極之間的第4切換元件。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲波探頭，其特征在于，還具備輸入端經(jīng)由上述第1和第2切換元件中的任一個(gè)或者上述第3和第4切換元件中的任一個(gè)而連接到上述第1或者第2電極的接收電路。
5.如權(quán)利要求3所述的超聲波探頭，其特征在于，還具備兩個(gè)輸入端分別經(jīng)由上述第1或第2切換元件以及上述第3或第4切換元件而連接到上述第1和第2電極的差動(dòng)輸入接收電路。
6.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于多個(gè)上述超聲波振蕩器配置成2維陣列狀，并且對(duì)應(yīng)于上述多個(gè)超聲波振蕩器中的每一個(gè)，具有多個(gè)上述第1發(fā)送電路和多個(gè)上述第2發(fā)送電路。
7.一種超聲波診斷裝置，包括執(zhí)行超聲波發(fā)送和超聲波回波接收的超聲波探頭；以及基于由上述超聲波探頭接收的上述超聲波回波而生成圖像的圖像生成部，其特征在于上述超聲波探頭具備具有第1和第2電極的超聲波振蕩器；第1發(fā)送電路，用于對(duì)上述第1電極發(fā)送電信號(hào)；和第2發(fā)送電路，用于對(duì)上述第2電極發(fā)送電信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述第1發(fā)送電路包含連接在第1電源和上述第1電極之間的第1切換元件，以及連接在第2電源或接地電位點(diǎn)與上述第1電極之間的第2切換元件，上述第2發(fā)送電路包含連接在上述第1電源和上述第2電極之間的第3切換元件，以及連接在上述第2電源或接地電位點(diǎn)與上述第2電極之間的第4切換元件。
9.如權(quán)利要求8所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)電路，用于在上述第1發(fā)送電路的發(fā)送期間，使上述第1切換元件和上述第3切換元件導(dǎo)通，而在上述第2發(fā)送電路的發(fā)送期間，使上述第2切換元件和上述第4切換元件導(dǎo)通。
10.如權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還具備發(fā)送控制部，用于通過(guò)切換上述第1發(fā)送電路和上述第2發(fā)送電路以驅(qū)動(dòng)上述超聲波振蕩器，多次執(zhí)行相位彼此不同的超聲波的發(fā)送；和高次諧波提取部，基于對(duì)應(yīng)于上述多次超聲波發(fā)送而分別得到的多個(gè)超聲波回波信號(hào)，提取與上述超聲波發(fā)送中的超聲波基波相對(duì)應(yīng)的高次諧波的接收信號(hào)分量。
11.如權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于多個(gè)上述超聲波振蕩器配置成2維陣列狀，并且對(duì)應(yīng)于上述多個(gè)超聲波振蕩器的每一個(gè)，具有多個(gè)上述第1發(fā)送電路和多個(gè)上述第2發(fā)送電路。
12.一種超聲波探頭，具備從超聲波發(fā)射面發(fā)射超聲波的壓電元件；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面上的第1電極；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面的背面上的第2電極；切換部，用于針對(duì)上述第1電位點(diǎn)和第2電位點(diǎn)，切換并連接上述第1電極和上述第2電極；發(fā)送控制部，用于通過(guò)切換上述切換部以驅(qū)動(dòng)上述超聲波振蕩器，來(lái)執(zhí)行多次相位互不相同的超聲波發(fā)送；和高次諧波提取裝置，基于對(duì)應(yīng)于上述多次超聲波發(fā)送而分別得到的多個(gè)超聲波回波信號(hào)，提取與上述超聲波發(fā)送中的超聲波基波相對(duì)應(yīng)的高次諧波的接收信號(hào)分量。
13.一種超聲波診斷裝置，具備從超聲波發(fā)射面發(fā)射超聲波的壓電元件；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面上的第1電極；設(shè)置在上述壓電元件的上述超聲波發(fā)射面的背面上的第2電極；切換部，用于針對(duì)上述第1電位點(diǎn)和第2電位點(diǎn)切換并連接上述第1電極和上述第2電極；發(fā)送控制部，用于通過(guò)切換上述切換部以驅(qū)動(dòng)上述超聲波振蕩器，來(lái)執(zhí)行多次相位互不相同的超聲波發(fā)送；和高次諧波提取裝置，基于對(duì)應(yīng)于上述多次超聲波發(fā)送而分別得到的多個(gè)超聲波回波信號(hào)，提取與上述超聲波發(fā)送中的超聲波基波相對(duì)應(yīng)的高次諧波的接收信號(hào)分量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波探頭和超聲波診斷裝置，所述超聲波探頭具備具有第1和第2電極的超聲波振蕩器；第1發(fā)送電路，用于連接到上述第1電極上，對(duì)上述超聲波振蕩器發(fā)送電信號(hào)；和第2發(fā)送電路，用于連接到上述第2電極上，對(duì)上述超聲波振蕩器發(fā)送電信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R17/00GK1957851SQ20061014293
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
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