JP2013236926A - 超音波診断装置及び電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次側巻線に誘起される起電力を高速に０レベルに変化させることが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】トランスと、第１の電源及び第２の電源と、超音波振動子と、処理部と、駆動部とを備えた超音波診断装置である。トランスは、１次側巻線と２次側巻線とを含んで構成される。第１の電源及び第２の電源は、１次側巻線に接続されている。超音波振動子は、２次側巻線に誘起される電圧により駆動されて、被検体に向けて超音波を送信し、被検体で反射した反射波を受信して受信信号を出力する。処理部は、受信信号に処理を施し超音波画像を生成する。駆動部は、電圧を、第１の電源に基づく第１のレベルと、第２の電源に基づく第２のレベルと、第１のレベルと第２のレベルとの間の第３のレベルと、の間で変化するように駆動する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び電源装置に関する。

超音波診断装置は、複数の超音波振動子を備えた超音波プローブによって被検体内に超音波を送信し、その被検体からの反射波（超音波エコー）に基づいて、被検体内の断層像データや３次元画像データなどを生成する。

また、超音波の高調波成分（二次高調波成分）を利用して超音波画像を生成するティッシュハーモニックイメージングという技術がある。この技術は、同一方向に続けて２回の超音波の送信を行い、この際に、１回目の送信波と２回目の送信波との位相を反転させる。このとき、２回目の送信波による受信波は、１回目の受信波に対して、基本波成分は位相が反転し、二次高調波成分は同相となる。そのため、１回目の受信波と２回目の受信波とを加算すると、基本波成分は打ち消し合い、二次高調波成分のみが強調されて（２倍となり）出力され、この二次高調波成分のみを映像化することが可能となる。このような技術を利用することで、例えば、送信波の多重反射の影響を抑えることが可能となる。

また、超音波診断装置では、トランスの１次側巻線に電源を接続して電圧を印加することで、２次側巻線に誘起される電圧により超音波振動子を駆動させる構成をとる場合がある。このような構成とすることで、１次側巻線へ印加される電圧の方向を切り替えて、２次側巻線に誘起されるパルスの極性を反転させることが可能となる。

特開２０１０−８１９６６号公報

一方で、トランスは１次側巻線と２次側巻線とが磁気的に結合しているので、１次側巻線に電流を流すことで１次側巻線に発生した電圧は、巻線比に応じて２次側巻線の電圧として現れる。このとき、１次側巻線への外部からの電流供給を断つと、レンツの法則に従い磁束変化を打ち消すように１次側巻線の負荷に応じた逆起電力が発生する。このため、この逆起電力により、巻線比に応じて２次側巻線に電圧が発生する。このようなことから、１次側巻線への外部からの電流供給を断っても、すぐには２次側巻線の電圧を０レベル（バイアス点）に戻ることはなく、２次側巻線に逆起電力が誘起され続け、この逆起電力に伴う信号が２次側巻線から発生し続ける。そのため、この間は、超音波振動子からの受信信号に、この逆起電力に伴う信号が重畳するため、例えば、被検体の浅い部分（以降では、「浅部」と呼ぶ場合がある）の反射波を受信することが困難であった。

この発明の実施形態は、２次側巻線に誘起される起電力を高速に０レベルに変化させることが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

この発明の実施形態は、トランスと、第１の電源及び第２の電源と、超音波振動子と、処理部と、駆動部とを備えた超音波診断装置である。トランスは、１次側巻線と２次側巻線とを含んで構成される。第１の電源及び第２の電源は、１次側巻線に接続されている。超音波振動子は、２次側巻線に誘起される電圧により駆動されて、被検体に向けて超音波を送信し、被検体で反射した反射波を受信して受信信号を出力する。処理部は、受信信号に処理を施し超音波画像を生成する。駆動部は、電圧を、第１の電源に基づく第１のレベルの電圧と、第２の電源に基づく第２のレベルの電圧と、第１のレベルの電圧と第２のレベルの電圧との間の第３のレベルの電圧と、の間で変化するように駆動する。

本実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。 第１の実施形態に係る送信回路の一例を示した回路図である。 第１の実施形態における各トランジスタへのパルスと２次側巻線からの出力波形との関係を示した概略図である。 第１の実施形態の各タイミングにおける各トランジスタのオン／オフの状態を示した図である。 第１の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 第１の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 第１の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 ２次側巻線から出力されるパルスの振幅の変化を示したグラフである。 第２の実施形態に係る送信回路の一例を示した回路図である。 第２の実施形態における各トランジスタへのパルスと２次側巻線からの出力波形との関係を示した概略図である。 図５Ｂにおける各トランジスタのオン／オフの状態を示した図である。 第２の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 第２の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 第２の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 第２の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 第２の実施形態の所定のタイミングにおける等価回路を示した回路図である。 第２の実施形態に係る送信回路の一態様を示した回路図である。 第２の実施形態に係る送信回路の一態様を示した回路図である。 各トランジスタへのパルスと２次側巻線からの出力波形との関係の一例を示した概略図である。 図９Ａにおける各トランジスタのオン／オフの状態を示した図である。 変形例に係る送信回路の一例を示した回路図である。 従来の送信回路の一例を示した回路図である。 従来の送信回路の一例を示した回路図である。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について図１及び図２Ａを参照しながら説明する。図１に示すように、超音波診断装置は、送信回路１０と、駆動部１００と、超音波振動子群１１と、増幅回路１２と、遅延回路１３と、加算回路１４と、信号処理部１５と、画像処理部１６と、表示部１７とを含んで構成される。本実施形態に係る超音波診断装置は、所定のタイミングごとに超音波の送信と受信を切り替えながら動作する。

（送信回路１０）
ここで、図２Ａを参照しながら、送信回路１０の構成について、超音波振動子群１１を構成する超音波振動子Ｃ１０とあわせて説明する。送信回路１０は、トランスＫ３と、電源ＶＰ１１及びＶＰ１３と、トランジスタＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、及びＭ１４と、ダイオードＤ１１、Ｄ１３、Ｄ２１、及びＤ２２とを含んで構成されている。トランスＫ３は、１次側巻線ＬＰ１と、２次側巻線ＬＳ１とを含んで構成されている。なお、図２ＡにおけるトランスＫ３の波線はコア部を示している。図２Ａの例では、トランジスタＭ１１及びＭ１３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されており、トランジスタＭ１２及びＭ１４は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴで構成されている。

トランジスタＭ１１のソースには電源ＶＰ１１が接続されており、トランジスタＭ１３のソースには電源ＶＰ１３が接続されている。また、トランジスタＭ１２及びＭ１４のソースは、それぞれコモン電圧に接続されている。ここで、コモン電圧とは、回路内で共通の基準となる電圧（グランド）を示している。１次側巻線ＬＰ１の一端には、トランジスタＭ１１のドレインと、トランジスタＭ１４のドレインとが接続されている。なお、１次側巻線ＬＰ１の一端とトランジスタＭ１１のドレインとの間には、ダイオードＤ１１が介在し、１次側巻線ＬＰ１からトランジスタＭ１１に向けた方向の電流の流れを規制している。同様に、１次側巻線ＬＰ１の他端には、トランジスタＭ１３のドレインと、トランジスタＭ１２のドレインとが接続されている。１次側巻線ＬＰ１の他端とトランジスタＭ１３のドレインとの間には、ダイオードＤ１３が介在し、１次側巻線ＬＰ１からトランジスタＭ１３に向けた方向の電流の流れを規制している。なお、電源ＶＰ１１が「第１の電源」に相当し、電源ＶＰ１３が「第２の電源」に相当する。つまり、電源ＶＰ１１と電源ＶＰ１３とは、１次側巻線ＬＰ１を挟んで配置されて、１次側巻線ＬＰ１に対して互いに逆向きに電流を流すことができる。また、電源ＶＰ１１は、電源ＶＰ１３と異なる電圧を発生させるものであってもよいし、同一の電圧を発生させるものであってもよい。また、トランジスタＭ１１が「第１のスイッチ」に相当し、トランジスタＭ１３が「第２のスイッチ」に相当する。また、トランジスタＭ１２が「第３のスイッチ」に相当し、トランジスタＭ１４が「第４のスイッチ」に相当する。

また、超音波振動子群１１を構成する超音波振動子Ｃ１０には、２次側巻線ＬＳ１の一端と、受信回路（即ち、増幅回路１２）とが接続されている。なお、超音波振動子Ｃ１０、２次側巻線ＬＳ１の一端、及び受信回路のそれぞれに接続された配線の接続部を接続点Ｐ２１とする。また、２次側巻線ＬＳ１の他端は、コモン電圧に接続されている。なお、２次側巻線ＬＳ１の一端と接続点Ｐ２１との間には、ダイオードＤ２１及びＤ２２とにより構成されるダイオードスイッチが介在する。このときダイオードＤ２１及びＤ２２は、一方のアノード端子と他方のカソード端子が同じ信号線に接続されるように配置されている。

このダイオードＤ２１及びＤ２２は、例えば、通過する信号（パルス波、または連続波）の振幅が、１．４Ｖｐｐ（電圧±０．７Ｖ相当）の振幅以上の場合にオン状態になり信号を通過させるように働く。一方で、１．４Ｖｐｐ未満の場合にはオフ状態になり信号を遮断するように働く。超音波振動子Ｃ１０の駆動時（即ち、超音波の送信時）は、２次側巻線ＬＳ１で誘起される信号は、２０Ｖｐｐ（電圧±１０Ｖ相当）〜２００Ｖｐｐ（電圧±１００Ｖ相当）の振幅を有するため、このダイオードスイッチを通過する。これに対し、超音波振動子Ｃ１０によりエコー信号を受信するときは、そのエコー信号は、振幅が１．０Ｖｐｐ（電圧±０．５Ｖ相当）以下のため、このダイオードスイッチで遮断され、受信回路（即ち、増幅回路１２）に出力される。このようにダイオードスイッチを設けることで、送信回路側（即ち、２次側巻線ＬＳ１）の電圧を下げた場合に、送信回路側の負荷を受信回路から見えなくする。即ち、送信回路側の影響を受信回路から分離することが可能となる。

なお、増幅回路１２の前段には、あらかじめ決められた振幅（例えば、±０．７Ｖ）以上の信号の通過を制限するリミッタが設けられている。このリミッタにより、増幅回路１２に向けた信号の振幅が±０．７Ｖ以上の場合には、増幅回路１２への信号の通過が制限される。

駆動部１００は、所定のタイミングごとにトランジスタＭ１１〜Ｍ１４それぞれのオン／オフを切り替え、これにより１次側巻線ＬＰ１に印加される電圧（１次電圧）の種類及び方向を制御する。この駆動部１００による制御について、図２Ｂ及び図２Ｃを参照しながら説明する。図２Ｂは、トランジスタＭ１１〜Ｍ１４それぞれへのパルスと２次側巻線ＬＳ１からの出力波形との関係を示した概略図である。図２Ｂにおける、Ｔ１０、Ｔ１１、及びＴ１２は、超音波を送信する周期中の各タイミングを示しており、このタイミングごとに、２次側巻線ＬＳ１から誘起される電圧（２次電圧）が切り替わることで、複数のレベルの電圧を出力することができる。この一例として、図２ＢにおけるＶＰ１１１及びＶＰ１３１は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１４のスイッチングによりトランスＫ３の２次側（即ち、２次側巻線ＬＳ１）に誘起された２次電圧を示している。図２Ｂにおける電圧ＶＰ１１１は、第１のレベルの電圧の一例であって、電源ＶＰ１１に対応しており、電圧ＶＰ１３１は、第２のレベルの電圧の一例であって、電源ＶＰ１３に対応している。また、図２Ｃは、図２Ｂに示したタイミングＴ１０、Ｔ１１、及びＴ１２におけるトランジスタＭ１１〜Ｍ１４それぞれのオン／オフの状態を示した図である。図２Ｃでは、「○」で示された部分が「オン」の状態であることを示している。

図２Ｂに示すように、タイミングＴ１１において、駆動部１００は、トランジスタＭ１２及びＭ１３にパルスを供給する。これにより、図２Ｃに示すように、トランジスタＭ１１及びＭ１２がオンとなり、トランジスタＭ１３及びＭ１４はオフとなる。この場合の等価回路を図３Ａに示す。図３Ａに示すように、タイミングＴ１１では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１１の１次電圧が印加される。これにより、２次側巻線ＬＳ１には、図２Ｂに示すように、ＶＰ１１１（正極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図２Ｂに示すように、タイミングＴ１２において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１及びＭ１４にパルスを供給する。これにより、図２Ｃに示すように、トランジスタＭ１３及びＭ１４がオンとなり、トランジスタＭ１１及びＭ１２はオフとなる。この場合の等価回路を図３Ｂに示す。図３Ｂに示すように、タイミングＴ１２では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１３の１次電圧が印加される。このとき、１次側巻線ＬＰ１に流れる電流の方向は、図３Ａに示したタイミングＴ１１の場合とは逆になる。そのため、２次側巻線ＬＳ１には、図２Ｂに示すように、ＶＰ１３１（負極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図２Ｂに示すように、タイミングＴ１０において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１４にパルスを供給する。これにより、図２Ｃに示すように、トランジスタＭ１２及びＭ１４がオンとなり、トランジスタＭ１１及びＭ１３はオフとなる。この場合の等価回路を図３Ｃに示す。図３Ｃに示すように、タイミングＴ１０では、１次側巻線ＬＰ１の両端はコモン電圧に接続される。これにより、タイミングＴ１１またはＴ１２において、１次側巻線ＬＰ１の両端の電位差を０にすることにより（１次側巻線ＬＰ１への印加電圧が０となり）、２次側巻線ＬＳ１の両端に発生する電圧差も０Ｖとなる。これにより、図２Ｂに示すように、２次側巻線ＬＳ１からの出力振幅が０である第３のレベルの電圧となり（２次側巻線に誘起される電圧が０となる）、超音波振動子Ｃ１０への電圧が０となる。つまり、第１のレベルの電圧および第２のレベルの電圧とは０以外の信号であって、第３のレベルの電圧である０レベルの電圧との切り替わりにおいては、０より大きい信号にあっては、急激に立ち下がり、０よりも小さい信号にあっては、急激に立ち上がる。この立ち下がり、立ち上がりは、時間軸に対して垂直であることが好ましいが、例えば、多少の傾きを有して、及び／又は多少のリンギングを経て、第３のレベルの電圧である０レベルに収束してもよい。

ここで、第３のレベルの電圧である０レベルへの切り替わりについて図４を参照して説明する。図４は、１次側巻線ＬＰ１に対して印加された電圧をオフにした場合において、２次側巻線ＬＳ１から出力されるパルスの振幅の、時系列に沿った変化を示したグラフの一例である。図４におけるグラフＧ１１は、本実施形態に係る超音波診断装置において、タイミングＴ１０における制御、即ち、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続させた場合を示している。また、グラフＧ２１は、増幅回路１２の前段に設けられたリミッタのリミッタ電圧を示している。また、グラフＧ１２は、従来の送信回路を用いた場合、即ち、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続させない場合を示している。

このように、駆動部１００は、トランジスタＭ１１及びＭ１２がオンすることで２次側巻線ＬＳ１に第１のレベルの電圧を誘起させる。また、トランジスタＭ１３及びＭ１４をオンすることで２次側巻線ＬＳ１に前記第２のレベルの電圧を誘起させる。さらに、トランジスタＭ１２及びＭ１４がオンすることで１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続させ、２次側巻線ＬＳ１からの出力振幅を０にする。

ここで、従来の送信回路の構成について図１１Ａを参照しながら説明する。図１１Ａは、従来の送信回路の一例を示した回路図である。図１１Ａに示すように、従来の送信回路は、一次側巻線Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４１、及びＬ４２と、二次側巻線Ｌ５を含むトランスと、電源ＶＰ０及びＶＰ１とを含んで構成されている。一次側巻線Ｌ３１及びＬ３２の一端は電源ＶＰ０に接続されている。このとき、電源ＶＰ０から見て、一次側巻線Ｌ３１及びＬ３２の巻方向がそれぞれ異なるように接続されている。一次側巻線Ｌ３１の他端には、ダイオードＤ３１を介して、トランジスタＭ３１のドレインが接続されている。同様に、一次側巻線Ｌ３２の他端には、ダイオードＤ３２を介して、トランジスタＭ３２のドレインが接続されている。トランジスタＭ３１及びＭ３２のソースは、それぞれコモン電圧に接続されている。

また、一次側巻線Ｌ４１及びＬ４２の一端は電源ＶＰ０に接続されており、一次側巻線Ｌ４１及びＬ４２の他端には、ダイオードＤ３１及びＤ３２を介して、トランジスタＭ４１及びＭ４２のドレインが接続されている。これらの接続関係は、電源ＶＰ１と、一次側巻線Ｌ３１及びＬ３２と、ダイオードＤ３１及びＤ３２と、トランジスタＭ３１及びＭ３２とを含む回路群と同様である。

トランジスタＭ３１、Ｍ３２、Ｍ４１、及びＭ４２のいずれかをオンすることで、一次側巻線Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４１、及びＬ４２のいずれかに電流が流れて磁気エネルギーが発生する。この場合、一次側巻線Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４１、及びＬ４２に印加される電圧値はそれぞれ異なり、巻線の巻方向もそれぞれ異なる。このため、いずれかの一次側巻線に電流を流すことで、それぞれに対応した電圧値及び極性を選択することができ、二次側巻線Ｌ５に、この電圧値及び極性に基づいた電圧が誘起される。

ここで、図４を参照する。グラフＧ１２に示すように、従来の送信回路の場合（即ち、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続させない場合）には、１次側巻線ＬＰ１に発生した磁気エネルギーが、回路内の抵抗により消費されるまで、２次側巻線の電圧を０レベル（バイアス点）に戻らない。このことにより、２次側巻線には逆起電力が誘起され続け、この逆起電力に伴う信号が２次側巻線から発生し続ける。そのため、この２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧が、リミッタ電圧０．７［Ｖ］未満となるまで、切り替えから約１．３［μｓｅｃ］の時間を要している。即ち、この時間においては、２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧がダイオードＤ２１及びＤ２２を通過するので、接続点である点Ｐ２１に２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧が印加される。これにより、増幅回路１２には、超音波振動子Ｃ１０からの信号に対して２次側巻線ＬＳ１からの信号が重畳した信号が入力される。

増幅回路１２は、超音波振動子Ｃ１０からの信号の入力レンジにあわせてダイナミックレンジが設定されている。２次側巻線ＬＳ１からの信号の入力レンジ（振幅）は、超音波振動子Ｃ１０からの信号の入力レンジよりも高い。そのため、増幅回路が２次側巻線ＬＳ１からの信号を受けると故障につながる可能性がある。即ち、２次側巻線ＬＳ１からの信号がダイオードＤ２１及びＤ２２を通過し増幅回路１２へ流入する間は、増幅回路１２でこれらの信号を受けることが困難である。そのため、上述したように、増幅回路１２の前段には、リミッタが設けられている。

２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧がダイオードＤ２１及びＤ２２を通過する間、即ち、２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧が０．７［Ｖ］未満となるまでは、超音波振動子Ｃ１０からの信号に２次側巻線ＬＳ１からの信号（０．７［Ｖ］以上）が重畳する。そのため、超音波振動子Ｃ１０からの信号が０．７［Ｖ］未満の信号であった場合でも、２次側巻線ＬＳ１からの信号が重畳することで、０．７［Ｖ］以上の信号となり、増幅回路１２の前段に設けられたリミッタにより通過が制限される。そのため、この信号の重畳による制限がされている間は、増幅回路１２は、超音波振動子Ｃ１０からの信号を受けることができない。

即ち、超音波の送信から受信に切り替える場合には、超音波の送信時に２次側巻線ＬＳ１に誘起された電圧が、ダイオードＤ２１及びＤ２２で遮断可能な値となるまで、超音波の受信を開始することができない。そのため、この時間が長いほど、より早いタイミングで受信されるエコー信号（被検体内の浅部で反射するエコー信号）を受信回路側で処理することが困難となる。

一般的に、超音波振動子Ｃ１０と超音波プローブの表面との間を、超音波振動子Ｃ１０で発生した超音波が戻ってくるまでの時間（音響的な距離）は、プローブに依っても異なるが、一般的には１［μｓｅｃ］程度である。即ち、この時間（１［μｓｅｃ］）以降に受信する超音波は、被検体内で反射した反射波となる。そのため、この時間以内に、２次側巻線ＬＳ１に誘起された電圧が、増幅回路前段のリミッタのリミッタ電圧０．７［Ｖ］を下回ることが望ましい。

これに対して、本実施形態に係る超音波診断装置では、１次側巻線ＬＰ１へ印加された電圧をオフにしたとき、図３Ｃに示すように、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続する。このように動作させることで、１次側巻線ＬＰ１の両端の電位差が０となり（１次側巻線ＬＰ１への印加電圧が０となり）、１次側巻線ＬＰ１に対して外部から電流が流れ込まなくなる。そのため、１次側巻線ＬＰ１に磁気エネルギーが発生しなくなる。これにより、図４のグラフＧ１１に示すように、切り替えから約０．６［μｓｅｃ］で、２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧が、リミッタ電圧０．７［Ｖ］未満となる。即ち、従来に比べて、より早いタイミングで、２次側巻線ＬＳ１からの出力振幅が０となる。そのため、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続させない場合に比べて、より早いタイミングで受信されるエコー信号を処理することが可能となる。

このように、本実施形態に係る超音波診断装置は、１次側巻線ＬＰ１へ印加された１次電圧をオフにしたとき、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続することで、１次側巻線ＬＰ１の両端の電位差を０とし、１次側巻線ＬＰ１における磁気エネルギーの発生を積極的に抑制する。これにより、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続しない場合に比べて、２次側巻線ＬＳ１に誘起された２次電圧を、速やかに０にすることが可能となる。

また、本実施形態に係る送信回路１０では、１次側巻線ＬＰ１のいずれの方向に電圧を印加した場合においても（即ち、タイミングＴ１１及びＴ１２のいずれにおいても）、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとＮ型ＭＯＳＦＥＴとを対として使用される構成となっている。一般的には、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ及びＮ型ＭＯＳＦＥＴのように物理的に構造の異なる部品は、その特性も異なる。そのため、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとＮ型ＭＯＳＦＥＴとで、同じ特性を有する部品を調達することは困難である。一方で、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ同士、またはＮ型ＭＯＳＦＥＴ同士のように構造が同じものは、構造の異なるものに比べて、同じ特性を有する部品を調達することが容易である。本実施形態に係る送信回路１０では、タイミングＴ１１及びＴ１２のいずれにおいても、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとＮ型ＭＯＳＦＥＴとが対として使用されるため、回路の構成が等しくなる。そのため、１次側巻線ＬＰ１へ印加する電圧を切り替えた場合においても、構造の違いに伴う特性の違いを少なくし、１次側巻線ＬＰ１に正負の振幅が対称な出力パルスを容易に誘起することが可能となる。

なお、上記では、トランジスタＭ１１〜Ｍ１４をスイッチとして用いているが、所望の切り替え速度を有するスイッチの機能を満たせば、この構成には限定されない。トランジスタＭ１１〜Ｍ１４（ＭＯＳ ＦＥＴ）に替えて、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）スイッチを用いてもよい。また、この場合に用いられるＭＯＳＦＥＴは、基本的には限定されるものではなく、ディプレッションタイプであってもエンハンスメントタイプであってもよいが、ゲート電圧をかけないときにドレイン電流が流れないエンハンスメントタイプであることが好ましい。また、この実施形態及びこの実施形態以下で使用するトランジスタは、絶縁ゲート型のＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、接合型のＪ−ＦＥＴであってもよい。また、例えば、このトランジスタは、バイポーラトランジスタなどであってもよい。バイポーラトランジスタを用いる場合には、本実施形態に係る送信回路１０は、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴが、ＰＮＰトランジスタに置き換えられ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴが、ＮＰＮトランジスタに置き換えられて構成される。また、ゲートはベース、ドレインはエミッタ、ソースはコレクタにそれぞれ置き換えられて構成される。また、バイポーラトランジスタをＯＮするタイミングは、前述したパルスが入力されるタイミングにおいてベースに駆動電流が流れるように構成される。また、このバイポーラトランジスタは、ベースに流れる駆動電流を小さくする観点から直流電流増幅率（以下ｈＦＥという）の値が大きいものを用いる、もしくは、複数のトランジスタをダーリントン接続するなどしてｈＦＥの値を大きくするなどの構成を有することが好ましい。

また、２次側巻線から振幅の正負が対称なパルスを出力する場合には、電源ＶＰ１１とＶＰ１３とを同じ電源で構成してもよい。このような構成とすることで、送信回路１０の構成を簡略化することが可能となる。

また、本実施形態に係る送信回路１０は、例えば、すべてのトランジスタを同一の型（Ｐ型、Ｎ型、ＰＮＰ型、ＮＰＮ型など）のもので構成することもできる。具体的には、例えば、トランジスタＭ１１及びトランジスタＭ１３をＮ型ＭＯＳＦＥＴとすることにより、送信回路１０を全てＮ型ＭＯＳＦＥＴで構成する。そうすると、トランジスタＭ１１及びトランジスタＭ１３は、ソース側から信号が取り出されるソースフォロワ型スイッチ回路として動作する。ここで、トランジスタＭ１１を駆動するために、トランジスタＭ１１にゲートに印加される駆動信号は、トランジスタＭ１４に印加される駆動信号に電圧ＶＰ１１１を加えた信号となる。また、トランジスタＭ１３を駆動するために、同様に、トランジスタＭ１３に印加される駆動信号は、トランジスタＭ１２に印加される駆動信号に電圧ＶＰ１３１を加えた信号となる。このように、トランジスタのゲート・ソース間には、例えば、３０∨を超える大きな電圧が印加されるので、ゲート・ソース間の耐電圧が高いＭＯＳＦＥＴを選ぶことが好ましい。このＭＯＳＦＥＴとしては、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴの他に、例えば、ＧａＮ−ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴなどが挙げられる。また、送信回路１０を、全て同一の型のトランジスタで構成したので、例えば、ＩＧＢＴやＧＴＯなどの型の区別のないスイッチング素子をトランジスタとして用いることもできる。例えば、送信回路１０を構成するトランジスタにＧＴＯを用いる場合には、全てＮ型ＭＯＳＦＥＴで送信回路１０を構成する場合のドレインをカソード、ソースをアノードにそれぞれ置き換えられて構成される。これらのことは、以下に示す実施形態においても同様に適用することができる。

また、送信回路１０は単独の電源装置として用いることもできる。この電源装置は、例えば、少なくとも超音波プローブに接続される、超音波診断装置用の電源装置である。この電源装置は、１次側巻線ＬＰ１と２次側巻線ＬＳ１とを含んで構成されたトランスＫ３と、１次側巻線ＬＰ１に接続された第１の電源ＶＰ１１及び第２の電源ＶＰ１３と、２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧により駆動される。この電源装置は、誘起される電圧が、第１の電源ＶＰ１１に基づく第１のレベルの電圧と、第２の電源ＶＰ１３に基づく第２のレベルの電圧と、第１のレベルの電圧と第２のレベルの電圧との間の第３のレベルの電圧との間で変化するように駆動する駆動部を備えている。この電源装置は、例えば、送信回路１０について前述したことを適宜選択して構成することができる。

（受信回路）
次に、図１を参照しながら、受信回路、即ち、増幅回路１２、遅延回路１３、加算回路１４、信号処理部１５、及び画像処理部１６の動作について説明する。増幅回路１２は、超音波振動子群１１の各振動子に接続された信号線を介し、各振動子で受信される超音波エコー信号を受ける。増幅回路１２は、各振動子から受けた超音波エコー信号を良好に伝送するために、低雑音増幅またはバッファリング等の処理を行う。

増幅回路１２により増幅された信号は、遅延回路１３により遅延時間が与えられ、加算回路１４により加算されて信号処理部１５に出力される。遅延回路１３、及び加算回路１４により整相加算された信号は、信号処理部１５にて検波されてエンベロープが抽出される。この抽出されたエンベロープは、画像処理部１６にて被観測体の断面に合わせて座標変換されたり、画像表示に適した階調処理等が施されたりした後、表示部１７に表示される。これにより、リアルタイムで被観測体内の形態情報が、表示部１７に表示される。

以上、本実施形態に係る超音波診断装置は、１次側巻線ＬＰ１へ印加された１次電圧をオフにしたとき、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続することで、１次側巻線ＬＰ１の両端の電位差を０とし、１次側巻線ＬＰ１における磁気エネルギーの発生を積極的に抑制する。これにより、１次側巻線ＬＰ１の両端をコモン電圧に接続しない場合に比べて、２次側巻線ＬＳ１に誘起された２次電圧を、速やかに０にすることが可能となる。そのため、超音波の送信後、速やかに受信を開始することが可能となり、例えば、被検体の浅部で反射した超音波に基づく画像を生成することが可能となる。また、本実施形態に係る超音波診断装置では、正極側のパルスを出力する場合と、負極側のパルスを出力する場合とで、１次側巻線ＬＰ１に接続された回路の構成が等しくなる。これにより、各素子の構造の違いに基づく性能のバラツキを軽減することが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置は、ＢモードやＣモード等のように異なるモードを時分割で切り替えながら動作する。例えば、Ｂモードは、２次元形態像を表示させるモードである。Ｂモードでは、１つの超音波振動子で超音波の送信及び受信の双方を時分割で行い、このモードでは、振幅が大きく波数の少ない超音波を用いる。Ｃモードは、ドプラ効果を応用して血流分布を解析し２次元血流像をカラー表示させるモードである。このモードでは、振幅が小さく波数の多い超音波を用いる。このように、これらのモードは、そのモードごとに超音波の振幅や波数が異なり、モードに応じて２次側巻線ＬＳ１に誘起させる電圧が異なる。また、本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波の送信中に、超音波振動子に印加する電圧を変化させることで、送信パルスの波形を意図的に変化させる。このような動作を実現するために、本実施形態に係る送信回路１０は、異なる種類の電圧を時分割で切り替えながら１次側巻線ＬＰ１に印加する。以降では、本実施形態に係る超音波診断装置について、図５Ａを参照しながら、第１の実施形態と異なる送信回路１０の構成と、駆動部１００による制御に着目して説明する。図５Ａは、本実施形態に係る送信回路の一例を示した回路図である。

図５Ａに示すように、本実施形態に係る送信回路１０は、図２Ａに示した構成に加え、電源ＶＰ１５及びＶＰ１６と、トランジスタＭ１５及びＭ１６と、ダイオードＤ１５及びＤ１６とを含んで構成されている。トランジスタＭ１５及びＭ１６は、トランジスタＭ１１及びＭ１３と同様の構成、即ち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとして構成されている。なお、電源ＶＰ１５が「第３の電源」に相当し、電源ＶＰ１６が「第４の電源」に相当する。

トランジスタＭ１５のソースには電源ＶＰ１５が接続されており、トランジスタＭ１６のソースには電源ＶＰ１６が接続されている。トランジスタＭ１５のドレインは、トランジスタＭ１１と同様に、１次側巻線ＬＰ１の一端に接続されている。また、トランジスタＭ１６のドレインは、トランジスタＭ１３と同様に、１次側巻線ＬＰ１の他端に接続されている。１次側巻線ＬＰ１の一端とトランジスタＭ１５のドレインとの間には、ダイオードＤ１５が介在し、１次側巻線ＬＰ１からトランジスタＭ１１に向けた方向の電流の流れを規制している。同様に、１次側巻線ＬＰ１の他端とトランジスタＭ１６のドレインとの間には、ダイオードＤ１６が介在し、１次側巻線ＬＰ１からトランジスタＭ１６に向けた方向の電流の流れを規制している。また、本実施の形態の送信回路１０も、前述の第１の実施形態と同様にして、同一の型の素子で構成することができる。この場合においては、例えば、トランジスタＭ１１、Ｍ１５、Ｍ１３、及びＭ１６をＮ型のＭＯＳＦＥＴとして構成することができる。

駆動部１００は、所定のタイミングごとにトランジスタＭ１１〜Ｍ１６それぞれのオン／オフを切り替え、これにより１次側巻線ＬＰ１に印加される電圧（１次電圧）の種類及び方向を制御する。この駆動部１００による制御について、図５Ｂ及び図５Ｃを参照しながら説明する。図５Ｂは、トランジスタＭ１１〜Ｍ１６それぞれへのパルスと２次側巻線ＬＳ１からの出力波形との関係を示した概略図である。図５Ｂにおける、Ｔ２０、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、及びＴ２４は、超音波を送信する周期中の各タイミングを示しており、このタイミングごとに、２次側巻線ＬＳ１から誘起される電圧（２次電圧）が切り替わる。なお、図５ＢにおけるＶＰ１１１、ＶＰ１３１、ＶＰ１５１、及びＶＰ１６１は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１６のスイッチングによりトランスＫ３の２次側（即ち、２次側巻線ＬＳ１）に誘起された２次電圧を示している。図５Ｂにおける電圧ＶＰ１１１は、電源ＶＰ１１に対応しており、電圧ＶＰ１３１は、電源ＶＰ１３に対応している。また、図５Ｂにおける電圧ＶＰ１５１は、電源ＶＰ１５に対応しており、電圧ＶＰ１６１は、電源ＶＰ１６に対応している。また、図５Ｃは、図５Ｂに示したタイミングＴ２０、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、及びＴ２４におけるトランジスタＭ１１〜Ｍ１６それぞれのオン／オフの状態を示した図である。図５Ｃでは、「○」で示された部分が「オン」の状態であることを示している。

図５Ｂに示すように、タイミングＴ２１において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、及びＭ１６にパルスを供給する。これにより、図５Ｃに示すように、トランジスタＭ１１及びＭ１２がオンとなり、トランジスタＭ１３〜Ｍ１６はオフとなる。この場合の等価回路を図６Ａに示す。図６Ａに示すように、タイミングＴ２１では、１次側巻線に対して電源ＶＰ１１の１次電圧が印加される。これにより、２次側巻線ＬＳ１には、図５Ｂに示すように、ＶＰ１１１（正極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図５Ｂに示すように、タイミングＴ２２において、駆動部１００は、トランジスタＭ１２、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６にパルスを供給する。これにより、図５Ｃに示すように、トランジスタＭ１２及びＭ１５がオンとなり、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１４、及びＭ１６はオフとなる。この場合の等価回路を図６Ｂに示す。図６Ｂに示すように、タイミングＴ２２では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１５の１次電圧が印加される。これにより、２次側巻線ＬＳ１には、図５Ｂに示すように、ＶＰ１５１（正極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図５Ｂに示すように、タイミングＴ２３において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１、及びＭ１４〜Ｍ１６にパルスを供給する。これにより、図５Ｃに示すように、トランジスタＭ１４及びＭ１６がオンとなり、トランジスタＭ１１〜Ｍ１３、及びＭ１５はオフとなる。この場合の等価回路を図６Ｃに示す。図６Ｃに示すように、タイミングＴ２３では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１６の１次電圧が印加される。このとき、１次側巻線ＬＰ１に流れる電流の方向は、図６Ａ及び図６Ｂに示したタイミングＴ２１及びＴ２２の場合とは逆になる。そのため、２次側巻線ＬＳ１には、図５Ｂに示すように、ＶＰ１６１（負極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図５Ｂに示すように、タイミングＴ２４において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１、及びＭ１３〜Ｍ１５にパルスを供給する。これにより、図５Ｃに示すように、トランジスタＭ１３及びＭ１４がオンとなり、トランジスタＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１５、及びＭ１６はオフとなる。この場合の等価回路を図６Ｄに示す。図６Ｄに示すように、タイミングＴ２４では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１３の１次電圧が印加される。このとき、１次側巻線ＬＰ１に流れる電流の方向は、図６Ａ及び図６Ｂに示したタイミングＴ２１及びＴ２２の場合とは逆になる。そのため、２次側巻線ＬＳ１には、図５Ｂに示すように、ＶＰ１３１（負極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図５Ｂに示すように、タイミングＴ２０において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１６にパルスを供給する。これにより、図５Ｃに示すように、トランジスタＭ１２及びＭ１４がオンとなり、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６はオフとなる。この場合の等価回路を図６Ｅに示す。図６Ｅに示すように、タイミングＴ２０では、１次側巻線ＬＰ１の両端はコモン電圧に接続される。即ち、１次側巻線ＬＰ１の両端の電位差が０となり、１次側巻線ＬＰ１における逆起電力の発生が抑制される。これにより、図５Ｂに示すように、２次側巻線ＬＳ１の電圧、即ち、超音波振動子Ｃ１０への電圧が０となる。

このように、本実施形態に係る超音波診断装置は、同じ構成で、接続された電源の電圧が異なる一の回路群と他の回路群とが１次側巻線ＬＰ１に対して並列に接続されている。具体的には、一の回路群は、電源ＶＰ１１及びＶＰ１３と、トランジスタＭ１１及びＭ１３とを含んで構成される回路群を示している。また、他の回路群は、電源ＶＰ１５及びＶＰ１６と、トランジスタＭ１５及びＭ１６とを含んで構成される回路群を示している。このような構成とすることで、第１の実施形態に係る超音波診断装置と同様の作用効果を得られ、さらに、異なる複数（３以上）のレベルの電圧を適宜切り替えて超音波振動子Ｃ１０に印加することが可能となる。

なお、２次側巻線から振幅の正負が対称なパルスを出力する場合には、電源ＶＰ１１とＶＰ１３とを同じ電源ＶＰ０で構成し、同様に、電源ＶＰ１５とＶＰ１６とを同じ電源ＶＰ１で構成してもよい。このような一例を示した、送信回路１０の回路図を図７に示す。このような構成とすることで、図５Ｂに示す電圧ＶＰ１１１、ＶＰ１３１、ＶＰ１５１、及びＶＰ１６１は、ＶＰ１１１＝ＶＰ１３１＝ＶＰ０、ＶＰ１５１＝ＶＰ１６１＝ＶＰ１の関係を満たすようになる。即ち、タイミングＴ２２とタイミングＴ２３とで２次側巻線ＴＳ１から出力されるパルス（誘起される電圧）は、０を基準に対称となる。同様に、タイミングＴ２１とタイミングＴ２４とで２次側巻線ＴＳ１から出力されるパルスは、０を基準に対称となる。

また、上記の例では、電源ＶＰ１１、ＶＰ１３、ＶＰ１５、及びＶＰ１６の電圧を調整することで、レベルの異なるパルスを２次側巻線ＬＳ１に誘起させていたが、トランスＫ３に接続された１次側巻線の巻き数を調整することで異なるレベルのパルスを出力するように構成してもよい。このような一例を示した、送信回路１０の回路図を図８に示す。図８の例では、トランスＫ３の１次側に、１次側巻線ＬＰ１１及びＬＰ１２を、これらが２次側巻線ＬＳ１に対して並列に接続されるように設けている。１次側巻線ＬＰ１１の一端には、電源ＶＰ１１と、トランジスタＭ１１と、ダイオードＤ１１とで構成される回路群が接続されており、他端には、電源ＶＰ１３と、トランジスタＭ１３と、ダイオードＤ１３とで構成される回路群が接続されている。また、１次側巻線ＬＰ１１の両端は、それぞれトランジスタＭ１２及びＭ１４を介してコモン電圧に接続されている。

同様に、１次側巻線ＬＰ１２の一端には、電源ＶＰ１５と、トランジスタＭ１５と、ダイオードＤ１５とで構成される回路群が接続されており、他端には、電源ＶＰ１６と、トランジスタＭ１６と、ダイオードＤ１６とで構成される回路群が接続されている。また、１次側巻線ＬＰ１２の両端は、それぞれトランジスタＭ１２’及びＭ１４’を介してコモン電圧に接続されている。

このような構成とすることで、電源ＶＰ１１、ＶＰ１３、ＶＰ１５、及びＶＰ１６の電圧と、１次側巻線ＬＰ１１及びＬＰ１２の巻き数を調整することで、２次側巻線ＬＳ１に誘起される電圧を調整することが可能となる。

また、本実施形態に係る超音波診断装置に依れば、図９Ａに示すように、超音波振動子Ｃ１０に印加する電圧を変化させることが可能である。図９Ａは、トランジスタＭ１１〜Ｍ１６それぞれへのパルスと２次側巻線ＬＳ１からの出力波形との関係の一例を示した概略図である。図９Ａにおける、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４、及びＴ３５は、超音波を送信する周期中の各タイミングを示しており、このタイミングごとに、２次側巻線ＬＳ１から誘起される電圧（２次電圧）が切り替わる。なお、図９ＡにおけるＶＰ１１１、ＶＰ１３１、ＶＰ１５１、及びＶＰ１６１は、図５ＢにおけるＶＰ１１１、ＶＰ１３１、ＶＰ１５１、及びＶＰ１６１に対応している。また、図９Ｂに、図９Ａに示したタイミングＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４、及びＴ３５におけるトランジスタＭ１１〜Ｍ１６それぞれのオン／オフの状態を示す。図９Ｂでは、「○」で示された部分が「オン」の状態であることを示している。

図９Ａに示すように、タイミングＴ３１において、駆動部１００は、トランジスタＭ１２、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６にパルスを供給する。これにより、図９Ｂに示すように、トランジスタＭ１２及びＭ１５がオンとなり、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１４、及びＭ１６はオフとなる。即ち、タイミングＴ３１では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１５の１次電圧が印加される。これにより、２次側巻線ＬＳ１には、図９Ａに示すように、ＶＰ１５１（正極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図９Ａに示すように、タイミングＴ３２において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、及びＭ１６にパルスを供給する。これにより、図９Ｂに示すように、トランジスタＭ１１及びＭ１２がオンとなり、トランジスタＭ１３〜Ｍ１６はオフとなる。即ち、タイミングＴ３２では、１次側巻線に対して電源ＶＰ１１の１次電圧が印加される。これにより、２次側巻線ＬＳ１には、図５Ｂに示すように、ＶＰ１１１（正極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図９Ａに示すように、タイミングＴ３３において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１６にパルスを供給する。これにより、図９Ｂに示すように、トランジスタＭ１２及びＭ１４がオンとなり、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６はオフとなる。即ち、タイミングＴ３３では、１次側巻線ＬＰ１の両端はコモン電圧に接続される。即ち、１次側巻線ＬＰ１の両端の電位差が０となり、１次側巻線ＬＰ１における逆起電力の発生が抑制される。これにより、図９Ａに示すように、２次側巻線ＬＳ１の電圧、即ち、超音波振動子Ｃ１０への電圧が０となる。

また、図９Ａに示すように、タイミングＴ３４において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１、及びＭ１４〜Ｍ１６にパルスを供給する。これにより、図９Ｂに示すように、トランジスタＭ１４及びＭ１６がオンとなり、トランジスタＭ１１〜Ｍ１３、及びＭ１５はオフとなる。即ち、タイミングＴ３４では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１６の１次電圧が印加される。このとき、１次側巻線ＬＰ１に流れる電流の方向は、Ｔ３１及びＴ３２の場合とは逆になる。そのため、２次側巻線ＬＳ１には、図９Ａに示すように、ＶＰ１６１（負極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

また、図９Ａに示すように、タイミングＴ３５において、駆動部１００は、トランジスタＭ１１、及びＭ１３〜Ｍ１５にパルスを供給する。これにより、図９Ｂに示すように、トランジスタＭ１３及びＭ１４がオンとなり、トランジスタＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１５、及びＭ１６はオフとなる。即ち、タイミングＴ３５では、１次側巻線ＬＰ１に対して電源ＶＰ１３の１次電圧が印加される。このとき、１次側巻線ＬＰ１に流れる電流の方向は、Ｔ３１及びＴ３２の場合とは逆になる。そのため、２次側巻線ＬＳ１には、図９Ａに示すように、ＶＰ１３１（負極）の２次電圧が誘起され、これが超音波振動子Ｃ１０に印加される。

ここで、図１１Ｂを参照する。図１１Ｂは、従来の超音波診断装置で用いられているトーテンポール型の送信回路の回路図を示している。図１１Ｂに示すように、この送信回路は、電源ＶＰ１１及びＶＰ１５と、マイナス電源ＶＮ１３及びＶＮ１６と、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６を含んで構成されている。この送信回路は、ダイオードＤ２１及びＤ２２により構成されるダイオードスイッチを介して、超音波振動子Ｃ１０及び受信回路（具体的には、増幅回路１２）に接続されている。

図１１Ｂの例では、電源ＶＰ１１及びＶＰ１５は、トランジスタＭ１１及びＭ１５のドレインにそれぞれ接続されている。同様に、マイナス電源ＶＮ１３及びＶＮ１６は、トランジスタＭ１３及びＭ１６のドレインにそれぞれ接続されている。トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６それぞれのソースは、ダイオードスイッチを介して、超音波振動子Ｃ１０及び受信回路（具体的には、増幅回路１２）に接続されている。なお、ダイオードスイッチと、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６それぞれとの間には、ダイオードＤ１１、Ｄ１３、Ｄ１５、及びＤ１６がそれぞれ介在しており、電流の流れを抑制している。

このような構成により、図１１Ｂに示した送信回路は、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６のいずれかをオンにすることで、電源ＶＰ１１、電源ＶＰ１５、マイナス電源ＶＮ１３、及びマイナス電源ＶＮ１６のうち、いずれかの電源に基づく電圧を超音波振動子Ｃ１０に印加する。即ち、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６の制御により、超音波振動子Ｃ１０に印加する電圧のレベル及び極性を切り替えている。

しかしながら、図９ＡのタイミングＴ３１からＴ３２に示すように、同じ極性で異なるレベルを出力しようとした場合には、図１１Ｂに示す従来の送信回路では、電圧ＶＰ１１５からＶＰ１１１に下げるためには、Ｐ３１で示した出力ラインからチャージ（電荷）を吸い込む必要がある。しかしながら、従来の送信回路は、このチャージを吸い込む構成を有しないため、電圧ＶＰ１１５からＶＰ１１１に即座に変化させることが困難である。一方で、この図１１Ｂに示す従来の送信回路で、このチャージの吸い込みを実現しようとした場合には、例えば、タイミングＴ３１からＴ３２の場合には、電源ＶＰ１５に吸い込み及び吐き出しの双方を実行可能な電源を用いる必要がある。しかしながら、一般的な電源は、プラス電源は吐き出し、マイナス電源は吸い込みと決まっている。そのため、吸い込み及び吐き出しの双方を実行可能とするためには特殊な電源が必要となり、コスト、回路規模、性能の点で大きな制約となる。

一方で、図５Ａに示した本実施形態に係る送信回路に依れば、図９ＡのタイミングＴ３１からＴ３２に遷移する際に、トランジスタＭ１２を介してコモン電圧に吸い込みが行われる。そのため、吸い込み及び吐き出しの双方を実行可能な特殊な電源を用いずとも、電圧を即座に変化させることが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置は、同じ回路構成で、接続された電源の電圧が異なる一の回路群と他の回路群とが１次側巻線ＬＰ１に対して並列に接続されている。具体的には、図５Ａにおいて、一の回路群は、電源ＶＰ１１及びＶＰ１３と、トランジスタＭ１１及びＭ１３とを含んで構成される回路群を示している。また、他の回路群は、電源ＶＰ１５及びＶＰ１６と、トランジスタＭ１５及びＭ１６とを含んで構成される回路群を示している。このような構成とすることで、第１の実施形態に係る超音波診断装置と同様の作用効果を得られ、さらに、異なる複数のレベル（０の場合を含めて５以上のレベル）の電圧を適宜切り替えて超音波振動子Ｃ１０に印加することが可能となる。

（変形例）
次に、第２の実施形態に係る超音波診断装置の変形例について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、変形例に係る超音波診断装置における送信回路１０の回路図の一例を示している。

第２の実施形態に示した例（図５Ａ参照）では、トランジスタＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１５、及びＭ１６をＰ型ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタＭ１２及びＭ１４をＮ型ＭＯＳＦＥＴで構成していた。このような構成の場合には、電源（即ち、ＶＰ１１、ＶＰ１３、ＰＶ１５、及びＶＰ１６）に接続される型のトランジスタ（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ）が、コモン電圧に接続される型のトランジスタ（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）より多く必要となる。しかしながら、１次側巻線ＬＰ１に対して電圧の種類と方向を切り替え可能であれば、この構成に限定されない。例えば、変形例では、図１０に示すように、電源側にＮ型ＭＯＳＦＥＴを接続し、コモン電圧側にＰ型ＭＯＳＦＥＴを接続して送信回路１０を構成している。具体的には、送信回路１０におけるトランスＫ３の１次側巻線ＬＰ１に接続された回路は、マイナス電源ＶＮ１１、ＶＮ１３、ＶＮ１５、及びＶＮ１６と、トランジスタＭ１１’〜Ｍ１６’と、ダイオードＤ１１、Ｄ１３、Ｄ１５、及びＤ１６とを含んで構成されている。

トランジスタＭ１１’のソースにはマイナス電源ＶＮ１１が接続されており、トランジスタＭ１３’のソースにはマイナス電源ＶＮ１３が接続されている。同様に、トランジスタＭ１５’のソースにはマイナス電源ＶＮ１５が接続されており、トランジスタＭ１６’のソースにはマイナス電源ＶＮ１６が接続されている。また、トランジスタＭ１２’及びＭ１４’のソースは、それぞれコモン電圧に接続されている。

１次側巻線ＬＰ１の一端には、トランジスタＭ１１’のドレインと、トランジスタＭ１５’のドレインと、トランジスタＭ１４’のドレインとが接続されている。１次側巻線ＬＰ１の一端とトランジスタＭ１１’のドレインとの間には、ダイオードＤ１１が介在し、トランジスタＭ１１’から１次側巻線ＬＰ１に向けた方向の電流の流れを規制している。同様に、１次側巻線ＬＰ１の一端とトランジスタＭ１５’のドレインとの間には、ダイオードＤ１５が介在し、トランジスタＭ１５’から１次側巻線ＬＰ１に向けた方向の電流の流れを規制している。

また、１次側巻線ＬＰ１の他端には、トランジスタＭ１３’のドレインと、トランジスタＭ１６’のドレインと、トランジスタＭ１２’のドレインとが接続されている。１次側巻線ＬＰ１の他端とトランジスタＭ１３’のドレインとの間には、ダイオードＤ１３が介在し、トランジスタＭ１３’から１次側巻線ＬＰ１に向けた方向の電流の流れを規制している。同様に、１次側巻線ＬＰ１の他端とトランジスタＭ１６’のドレインとの間には、ダイオードＤ１６が介在し、トランジスタＭ１６’から１次側巻線ＬＰ１に向けた方向の電流の流れを規制している。

トランジスタＭ１１’〜Ｍ１６ ’それぞれのオン／オフの切り替えは、第２の実施形態と同様に、駆動部１００が行う。具体的には、トランジスタＭ１１’及びＭ１２’をオンにし、トランジスタＭ１３’〜Ｍ１６’をオフにすることで、１次側巻線ＬＰ１にマイナス電源ＶＮ１１の１次電圧が印加される。同様に、トランジスタＭ１５’及びＭ１２’をオンにし、トランジスタＭ１１’、Ｍ１３’、Ｍ１４’、及びＭ１６’をオフにすることで、１次側巻線ＬＰ１にマイナス電源ＶＮ１３の１次電圧が印加される。

また、トランジスタＭ１３’及びＭ１４’をオンにし、トランジスタＭ１１’、Ｍ１２’、Ｍ１５’、及びＭ１６’をオフにすることで、１次側巻線ＬＰ１にマイナス電源ＶＮ１３の１次電圧が印加される。このとき、１次側巻線ＬＰ１には、マイナス電源ＶＮ１１の電圧を印加した場合とは逆方向に、マイナス電源ＶＮ１３の１次電圧が印加される。同様にして、トランジスタＭ１６’及びＭ１４’をオンにし、トランジスタＭ１１’〜Ｍ１３’、及びＭ１５’をオフにすることで、１次側巻線ＬＰ１にマイナス電源ＶＮ１６の１次電圧が印加される。このとき、１次側巻線ＬＰ１には、マイナス電源ＶＮ１５の１次電圧を印加した場合とは逆方向に、マイナス電源ＶＮ１６の１次電圧が印加される。

また、トランジスタＭ１２’及びＭ１４’をオンにし、トランジスタＭ１１’、Ｍ１３’、Ｍ１５’、及びＭ１６’をオフにすることで、１次側巻線ＬＰ１の両端はコモン電圧がコモン電圧に接続される。これにより、１次側巻線ＬＰ１の両端の電位差が０となり、１次側巻線ＬＰ１における逆起電力の発生が抑制される。即ち、２次側巻線ＬＳ１の電圧、即ち、超音波振動子Ｃ１０への電圧が０となる。

以上のように、変形例に係る超音波診断装置は、図１０に示すように、電源側にＮ型ＭＯＳＦＥＴを接続し、コモン電圧側にＰ型ＭＯＳＦＥＴを接続して送信回路１０を構成している。即ち、送信回路１０を構成するために必要なＰ型ＭＯＳＦＥＴ及びＮ型ＭＯＳＦＥＴの数が、第２の実施形態に係る超音波診断装置の場合とは逆になる（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴの数＜Ｎ型ＭＯＳＦＥＴの数となる）。これにより、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ及びＮ型ＭＯＳＦＥＴそれぞれの流通量に応じて、第２の実施形態に係る構成（図５Ａ参照）と、変形例に係る構成（図１０）とを適宜選択し、送信回路１０の生産コストを低減することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載されたその均等の範囲に含まれる。

１０ 送信回路
Ｋ３ トランス
ＬＰ１、ＬＰ１１、ＬＰ１２ １次側巻線
ＬＳ１ ２次側巻線
ＶＰ１１、ＶＰ１３、ＶＰ１５、ＶＰ１６ 電源
ＶＮ１１、ＶＮ１３、ＶＮ１５、ＶＮ１６ マイナス電源
Ｄ１１、Ｄ１３、Ｄ１５、Ｄ１６ ダイオード
Ｄ２１、Ｄ２２ ダイオード
Ｍ１１、Ｍ１１’ トランジスタ
Ｍ１２、Ｍ１２’ トランジスタ
Ｍ１３、Ｍ１３’ トランジスタ
Ｍ１４、Ｍ１４’ トランジスタ
Ｍ１５、Ｍ１５’ トランジスタ
Ｍ１６、Ｍ１６’ トランジスタ
１１ 超音波振動子群
Ｃ１０ 超音波振動子
１２ 増幅回路
１３ 遅延回路
１４ 加算回路
１５ 信号処理部
１６ 画像処理部
１７ 表示部
１００ 駆動部

Claims (10)

1. １次側巻線と２次側巻線とを含んで構成されたトランスと、
   前記１次側巻線に接続された第１の電源及び第２の電源と、
   前記２次側巻線に誘起される電圧により駆動されて、被検体に向けて超音波を送信し、被検体で反射した反射波を受信して受信信号を出力する超音波振動子と、
   前記受信信号に処理を施し超音波画像を生成する処理部と、
   前記電圧が、前記第１の電源に基づく第１のレベルの電圧と、前記第２の電源に基づく第２のレベルの電圧と、前記第１のレベルの電圧と前記第２のレベルの電圧との間の第３のレベルの電圧と、の間の電圧において変化するように駆動する駆動部と、
   を備えた超音波診断装置。
2. 前記第１の電源と前記第２の電源とは、前記１次側巻線を挟んで配置されて、当該１次側巻線に対して互いに逆向きに電流を流すことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 第１の電源及び第２の電源は、同じ電圧の電源であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記１次側巻線の一端と前記第１の電源との間の接続をオン／オフ可能な第１のスイッチと、
   前記１次側巻線の他端と前記第２の電源との間の接続をオン／オフ可能な第２のスイッチと、
   前記１次側巻線の一端とコモン電圧との間の接続をオン／オフ可能な第３のスイッチと、
   前記１次側巻線の他端とコモン電圧との間の接続をオン／オフ可能な第４のスイッチと、
   を備え、
   前記第３のレベルの電圧は、コモン電圧であり、
   前記駆動部は、前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチがオンすることで前記２次側巻線に前記第１のレベルの電圧を誘起させ、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチをオンすることで当該２次側巻線に前記第２のレベルの電圧を誘起させ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチがオンすることで前記１次側巻線の両端をコモン電圧に接続させ、当該２次側巻線からの出力振幅を０にすることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 前記第１の電源と、前記第２の電源と、前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチとを一の回路群として、
   前記一の回路群と同じ構成で、前記第１の電源及び前記第２の電源に替えて、第３の電源及び第４の電源を備えた他の回路群を有し、
   前記１次側巻線に対して、前記一の回路群と前記他の回路群とを並列に接続し、
   前記駆動部は、前記一の回路群及び前記他の回路群のうちのいずれかの前記第１のスイッチと前記第４のスイッチをオンする、または、複数の前記回路群のうちのいずれかの前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとをオンすることで、前記一次側巻線に対して印加する電圧の種類及び方向を切り替えることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記第１の電源と、前記第２の電源と、前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチと、前記一次側巻線とを一の回路群として、
   前記一の回路群と同じ構成で、前記第１の電源及び前記第２の電源に替えて、第３の電源及び第４の電源を備えた他の回路群を有し、
   前記駆動部は、前記一の回路群及び前記他の回路群のうちのいずれかの前記第１のスイッチと前記第４のスイッチをオンする、または、複数の前記回路群のうちのいずれかの前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとをオンすることで、前記一次側巻線に対して印加する電圧の種類及び方向を切り替えることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
7. 前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ及びＮ型ＭＯＳＦＥＴのうちの一方で構成し、他方で、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチを構成することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
8. １次側巻線と２次側巻線とを含んで構成されたトランスと、
   前記１次側巻線に接続された第１の電源及び第２の電源と、
   前記２次側巻線に誘起される電圧により駆動され、前記電圧が、前記第１の電源に基づく第１のレベルの電圧と、前記第２の電源に基づく第２のレベルの電圧と、前記第１のレベルの電圧と前記第２のレベルの電圧との間の第３のレベルの電圧と、の間の電圧において変化するように駆動する駆動部と、
   を備えた電源装置。
9. 前記第１の電源と前記第２の電源とは、前記１次側巻線を挟んで配置されて、当該１次側巻線に対して互いに逆向きに電流を流すことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
10. 前記第１の電源と、前記第２の電源と、前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチとを一の回路群として、
    前記一の回路群と同じ構成で、前記第１の電源及び前記第２の電源に替えて、第３の電源及び第４の電源を備えた他の回路群を有し、
    前記１次側巻線に対して、前記一の回路群と前記他の回路群とを並列に接続し、
    前記駆動部は、前記一の回路群及び前記他の回路群のうちのいずれかの前記第１のスイッチと前記第４のスイッチをオンする、または、複数の前記回路群のうちのいずれかの前記第２のスイッチと前記第３のスイッチとをオンすることで、前記一次側巻線に対して印加する電圧の種類及び方向を切り替えることを特徴とする請求項９に記載の電源装置。

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