本发明专利技术提供探头以及使用其的超声波诊断装置。内部具备TGC电路的探头具有多个接收电路。各接收电路具有振动器、收发切换开关、可变衰减器、第1电容器和放大器。振动器将接收信号向接地电平的电信号变换作为第1输出信号输出。收发切换开关与第1信号线连接，对是否将从振动器输出的第1输出信号输出到第1信号线进行切换。可变衰减器具备控制端子和2个端子，基于输入到控制端子的控制信号使控制端子以外的2个端子间的电阻值变化。放大器至少包括放大电路，输入端子与第1电容器连接，将第1信号线的电信号放大输出到第2信号线。可变衰减器的控制端子以外的2个端子中的一个端子与第1信号线连接，另一端子经与第1电容器不同的第2电容器接地。电容器接地。电容器接地。
【技术实现步骤摘要】
探头以及使用其的超声波诊断装置
[0001]本专利技术涉及适于超声波诊断装置的探头和超声波诊断装置。
技术介绍
[0002]近年来，为了用超声波诊断装置获得3D(Dimensional，维)图像，开发了将振动器2维地排列而得到的2D阵列探头。在2D阵列探头中，振动器搭载有数千至1万个元件，相对于此，对探头和超声波诊断装置主体进行连接的线缆内的信号线的数量被限制为200根。因此，以往在专利文献1以及非专利文献1中公开了如下的结构：将在超声波诊断装置的主体内进行的接收波束成形分为2个阶段，第1个阶段的接收波束成形由配置在探头内的集成电路(IC：Integrated Circuit)来进行，并将第1个阶段的接收波束成形后的信号从探头输出到超声波诊断装置。在专利文献1以及非专利文献1所公开的IC中，集成有振动器和与振动器数量相同的收发电路，在接收电路内设置收发切换开关、放大器和延迟电路，将放大后的接收信号延迟后进行相加运算。
[0003]一般，超声波诊断装置的探头是自行发送超声波并接收其反射波这样的系统，因而在获取靠近体表的部位的图像时，接收到由来自骨头等的反射引起的强声压的超声波，在获取距体表远的(深的)部位的图像时，接收通过在体内传播而衰减了的低声压的超声波。因此，在不是2D阵列探头的通常的超声波诊断装置中，将根据从接收开始起的时刻经过而提高接收信号的放大增益的被称为时间增益控制(以下，也记载为“TGC”)的电路配备于超声波诊断装置主体内。
[0004]例如专利文献2所公开的超声波诊断装置从探头将超声波发送到被检体内，探头接收在被检体内被反射后的超声波，超声波诊断装置主体内的接收部对获得的接收信号进行处理。接收部是如下的结构：通过收发切换开关部来防止发送信号向接收部的绕入，由放大部来对通过收发切换开关部接收到的接收信号进行放大。此外，在收发切换开关部与放大部之间，配置有使接收信号衰减的可变衰减部。收发切换开关部由二极管桥构成。可变衰减部是如下的结构：将电阻、二极管和可变偏置电压源被依次串联地连接而得到的2组电路并联地连接，将电阻侧的端部与流动接收信号的信号线连接，将可变偏置电压源侧的端部接地。在体表附近被反射的信号振幅大的接收信号的情况下，设定可变偏置电压源的偏置电压以使得二极管导通，通过电阻分压使接收信号衰减。在被检体的深的区域被反射的信号振幅小的接收信号的情况下，调整可变偏置电压源的偏置电压而将二极管设为截止。由此，随着接收时间的经过而使衰减度从大到小变化。
[0005]在专利文献3中公开了，在超声波图像的接收电路中，通过使与换能器元件连接的前置放大器的偏置电流变化，或者通过对设置于前置放大器的后级的差动输出放大器的反馈量进行调节，从而将放大器的增益设为可变(专利文献3的图3、图4)。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2020
‑
81451号公报
[0009]专利文献2：日本特开2013
‑
188421号公报
[0010]专利文献3：美国专利第8226563号公报
[0011]非专利文献1：Kajiyama，S.；Igarashi，Y.；Yazaki，T.；Katsube，Y.；Nishimoto，T.；Nakagawa，T.；Nakamura，Y.；Hayashi，Y.；Yamawaki，T.，
″
T/R
‑
Switch Composed of 3 High
‑
Voltage MOSFETs with 12.1μW Consumption That Can Perform Per
‑
Channel TX to RX Self
‑
Loopback AC Tests for 3D Ultrasound Imaging with 3072
‑
Channel Transceiver，
″
IEEE Asian Solid
‑
State Circuits Conference Proceedings of Technical Papers，pp.305
‑
308，Nov.2019.
技术实现思路
[0012]专利技术要解决的课题
[0013]在专利文献1以及非专利文献1所记载的2D阵列探头内配置的接收电路不具备进行时间增益控制的电路。
[0014]另一方面，专利文献2以及专利文献3的进行时间增益控制的电路均为配置在超声波诊断装置的主体内的电路，因而从空间、功耗以及电路结构中的任意的观点出发，均不能直接搭载于2D阵列探头内的微小的集成电路。
[0015]具体地，专利文献2所公开的超声波诊断装置在实现时间增益控制的可变衰减部中需要控制偏置电压源的电压的控制信号，但控制信号的生成需要在外部电路中进行。即便假设能够将可变衰减部搭载于探头内的IC，生成控制信号的外部电路也配置于超声波诊断装置的主体内，因而还需要将生成的控制信号发送到探头内的信号线。然而，对将探头和超声波诊断装置主体连接的信号线的数量存在限制。
[0016]此外，专利文献2的可变衰减部使用二极管，但二极管的驱动功率大，即便假设能够将可变衰减部搭载于探头内的IC，也会产生向探头内的IC供给大的驱动功率的需要，导致探头的温度上升。此外，还存在二极管在性能上偏差大，可变衰减器的衰减度的偏差大这样的课题。
[0017]进一步地，专利文献2的接收电路的收发切换开关由二极管桥构成，但二极管桥容易在切换时输出的接收信号中产生波动。
[0018]另一方面，在专利文献3的超声波装置中，设为由前置放大器进行TGC，将偏置电流的可变、MOSFET使用于电阻的电流反馈型，由此实现了增益可变功能。然而，能够通过偏置电流的可变来产生的增益可变幅度小。此外，在电流值小时失真变大。此外，在将MOSFET使用于电阻而设为电流反馈型的情况下，增益的工艺依赖性变大。
[0019]在2D阵列探头中，针对数千至1万个元件的振动器阵列中的每一个，需要具有独立的增益可变功能的低噪声放大电路(以下，LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器))。在专利文献2、专利文献3所记载的接收电路的电路结构中，难以在具有数千到1万个LNA所需要的增益可变功能(30dB以上)的同时将各LNA的增益的偏差设为最小。因此，不能实现向搭载于集成电路的多个LNA组供给增益控制信号，并且不使各LNA的面积增加而进行TGC控制这样的结构。
[0020]此外，专利技术人发现了，在专利文献1以及非专利文献1所公开的探头中搭载的接收电路的电路结构在收发切换开关的断开状态(发送时)和接通状态(接收时)下，将接收信号
发送到放大电路的信号线的偏置电位会变动。因此，在将用于时间增益控制的衰减电路配置于放大电路的前级的情况下，接收信号由于偏置电位的变动而受到影响。
[0021]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种探头，所述探头与超声波诊断装置连接，向诊断部位发送超声波，并接收作为反射波的接收信号，所述探头的特征在于，所述探头具有多个接收电路，各个所述接收电路包括：振动器，将所述接收信号向接地电平的电信号变换，并作为第1输出信号而输出；收发切换开关，与第1信号线连接，对是否将从所述振动器输出的所述第1输出信号输出到所述第1信号线进行切换；可变衰减器，具备控制端子和2个端子，基于输入到所述控制端子的控制信号，使所述控制端子以外的所述2个端子间的电阻值变化；第1电容器，与所述第1信号线连接；和放大器，至少包括将所述第1信号线的电信号放大而输出到第2信号线的放大电路，所述放大电路的输入端子与所述第1电容器连接，所述收发切换开关在开关断开时向所述第1信号线输出偏置电位，所述可变衰减器的所述控制端子以外的所述2个端子之中的一个端子与所述第1信号线连接，另一个端子经由与所述第1电容器不同的第2电容器接地。2.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述探头具有集成电路和配置在所述集成电路的外侧的1个以上共用电容器，所述集成电路包括多个所述接收电路，所述共用电容器与多个所述接收电路连接，作为多个所述接收电路的所述第2电容器而动作，所述共用电容器位于所述集成电路的外侧。3.根据权利要求2所述的探头，其特征在于，所述共用电容器的静电电容大于所述第1电容器的静电电容。4.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述收发切换开关在开关断开时向第1信号线输出的断开时偏置电位与所述收发切换开关在开关接通时向第1信号线输出的接通时偏置电位相同。5.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述收发切换开关包括1个以上MOSFET，具备在开关断开时不通过高耐压MOSFET而在所述第1电容器侧流动用于决定第1信号线的偏置电位的电流的功能。6.根据权利要求2所述的探头，其特征在于，所述探头具有将所述控制信号分别输出到多个所述接收电路的1个以上控制信号生成器，所述控制信号生成器在所述集成电路内，安装于比安装有所述多个接收电路的区域更靠外围的区域。7.根据权利要求2所述的探头，其特征在于，所述共用电容器为2个以上，经由设置于所述集成电路的2个以上焊盘分别与多个所述接收电路连接，所述接收电路与2个以上焊盘之中位置较近的焊盘连接，以使得与所述共用电容器连接的布线的长度成为给定值以下。
8.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述可变衰减器包括1个以上MOS...
【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚丰，梶山新也，今川健吾，林昌宏，
申请(专利权)人：富士胶片医疗健康株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。