JP2019122450A - Ultrasonic probe unit and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide an ultrasonic probe unit that can reduce heat generation by a circuit in a connector housing, and an ultrasonic diagnostic apparatus.SOLUTION: A drive circuit 121 includes variable output switching power sources 313 and 314, and linear amplifiers 311 and 312 to which output voltage of the variable output switching power sources 313 and 314 is input, and which, based on the output voltage, output drive voltage to a two-phase stepping motor 200. A control circuit 122 executes switching control to the variable output switching power sources 313 and 314 using a predetermined voltage command value Vand a duty ratio determined based on the voltage command value V.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、超音波を利用した超音波診断装置の超音波探触子ユニットおよび超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe unit and an ultrasonic diagnostic apparatus of an ultrasonic diagnostic apparatus using ultrasonic waves.

従来、超音波を被検体内部に照射し、その反射波を受信して解析することにより被検体内部の検査を行う超音波診断装置が普及している。超音波診断装置は、被検体を非破壊、非侵襲で調べることができるので、医療目的の検査や建築構造物内部の検査、種々の用途に広く用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic diagnostic apparatus has been widely used in which the inside of a subject is inspected by irradiating the inside of the subject with ultrasonic waves and receiving and analyzing the reflected wave. The ultrasound diagnostic apparatus can nondestructively and noninvasively examine a subject, and thus is widely used for examination for medical purposes, examination inside a building structure, and various applications.

超音波診断装置では、電圧信号と超音波振動との間で変換を行う音響素子（変換器）が複数個、所定の方向（走査方向）に配列されており、これらの音響素子が、駆動電圧の印加により超音波を出射する。そして、超音波診断装置は、超音波の反射波の入射による電圧変化を検出する音響素子を時間的に変化させる（走査する）ことにより、２次元的なデータをほぼリアルタイムで取得することができる。   In the ultrasonic diagnostic apparatus, a plurality of acoustic elements (converters) for converting between a voltage signal and ultrasonic vibration are arranged in a predetermined direction (scanning direction), and these acoustic elements are drive voltage The ultrasonic wave is emitted by the application of. Then, the ultrasonic diagnostic apparatus can acquire two-dimensional data in substantially real time by temporally changing (scanning) an acoustic element that detects a voltage change caused by the incidence of a reflected wave of ultrasonic waves. .

さらに、超音波の出入射面内で、これらの音響素子の配列を走査方向に垂直に往復移動（揺動）させることで、３次元的な画像をほぼリアルタイムで取得する技術が存在する。このような技術を用いて３次元画像を取得することで、２次元画像では分かりづらかった検査対象の立体形状や位置関係を、操作者がより容易に知得できる。   Furthermore, there is a technique for acquiring a three-dimensional image in substantially real time by reciprocating (oscillating) the array of these acoustic elements in the incident / outgoing plane of the ultrasonic wave in the direction perpendicular to the scanning direction. By acquiring a three-dimensional image using such a technique, the operator can more easily acquire the three-dimensional shape and positional relationship of the inspection object that were difficult to understand in the two-dimensional image.

このように音響素子の配列を走査方向に垂直に揺動させる超音波探触子（プローブ）の一例として、例えば特許文献１に記載されたものがある。図１は、特許文献１に記載されているような、従来の超音波探触子ユニット８００の構成例を示す図である。図１に示すように、超音波探触子ユニット８００は、超音波探触子８１０と、超音波探触子８１０を超音波診断装置（図示せず）に接続するコネクタであるコネクタハウジング８２０と、を有する。   As an example of an ultrasonic probe (probe) that swings the arrangement of acoustic elements in the direction perpendicular to the scanning direction as described above, for example, there is the one described in Patent Document 1. FIG. 1 is a view showing a configuration example of a conventional ultrasonic probe unit 800 as described in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, the ultrasonic probe unit 800 includes an ultrasonic probe 810 and a connector housing 820 which is a connector for connecting the ultrasonic probe 810 to an ultrasonic diagnostic apparatus (not shown). And.

図１に示すように、３次元走査可能な超音波探触子８１０は、複数の音響素子からなる音響素子アレイ８１１と、音響素子アレイを機械的に揺動して走査する揺動機構８１２とを有する。また、図１に示すように、コネクタハウジング８２０は、揺動機構８１２が有するステッピングモーターを駆動する駆動回路８２１と、駆動回路８２１を制御する制御回路８２２と、を有する。   As shown in FIG. 1, an ultrasonic probe 810 capable of three-dimensional scanning includes an acoustic element array 811 consisting of a plurality of acoustic elements, and an oscillating mechanism 812 for mechanically oscillating and scanning the acoustic element array. Have. Further, as shown in FIG. 1, the connector housing 820 has a drive circuit 821 for driving a stepping motor of the swing mechanism 812 and a control circuit 822 for controlling the drive circuit 821.

このような構成を有する従来の超音波探触子ユニット８００では、超音波診断装置からの揺動指令信号に基づく制御回路８２２の制御により、コネクタハウジング８２０に設置された駆動回路８２１が超音波探触子８１０の揺動機構８１２を制御して、３次元走査を行なっていた。このような構成では、コネクタハウジング８２０に駆動回路８２１を設けているため、音響素子アレイ８１１の揺動制御を超音波診断装置本体側ではなく、超音波探触子ユニット８００側で行うことができる。これにより、例えば超音波探触子ユニット８００を種々の超音波診断装置本体に付け替えて使用する場合でも、問題なく音響素子アレイ８１１の揺動制御を行うことができるようになる。   In the conventional ultrasound probe unit 800 having such a configuration, the drive circuit 821 installed in the connector housing 820 is ultrasound probed under the control of the control circuit 822 based on the swing command signal from the ultrasound diagnostic apparatus. The swing mechanism 812 of the feeler 810 is controlled to perform three-dimensional scanning. In such a configuration, since the drive circuit 821 is provided in the connector housing 820, swing control of the acoustic element array 811 can be performed not on the ultrasonic diagnostic apparatus main body side but on the ultrasonic probe unit 800 side. . Thereby, for example, even when the ultrasonic probe unit 800 is replaced with various ultrasonic diagnostic apparatus main bodies, it is possible to control the oscillation of the acoustic element array 811 without any problem.

ここで、一般的には、換言すれば超音波診断装置以外では、ステッピングモーター、３相ＤＣモーターやＡＣモーター等、各種モーターの駆動回路において、高効率なスイッチングアンプ（Ｄ級アンプ）がよく用いられる。スイッチングアンプとは、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式のパルス等を使用したスイッチング動作により増幅を行うデジタルアンプである。   Here, in general, other than the ultrasonic diagnostic apparatus, a high efficiency switching amplifier (class D amplifier) is often used in drive circuits of various motors such as stepping motors, three-phase DC motors and AC motors. Be The switching amplifier is a digital amplifier that performs amplification by switching operation using, for example, a pulse of PWM (Pulse Width Modulation) method.

しかしながら、超音波診断装置のステッピングモーターの駆動回路にＤ級アンプを用いると、ＰＷＭパルス信号により高調波が発生することがある。上記したように、駆動回路８２１は超音波診断装置本体との接続部分であるコネクタハウジング８２０内に設けられているため、超音波探触子８１０が生成した超音波受信信号にＤ級アンプが発した高調波が重畳されてしまう事態が生じうる。このような事態が生じると、高調波が重畳された超音波受信信号に基づいて超音波診断装置本体側で画像処理を行って超音波画像を生成した場合に、高調波成分がノイズとなって画像に現れ、正確な診断を行うことが困難となる。このような事態を回避するために、超音波診断装置における揺動機構（ステッピングモーター）の駆動回路としては、リニアアンプ（例えばＡＢ級アンプ）が使用されることが望ましい。   However, if a class D amplifier is used for the drive circuit of the stepping motor of the ultrasonic diagnostic apparatus, harmonics may be generated by the PWM pulse signal. As described above, since the drive circuit 821 is provided in the connector housing 820 which is a connection portion with the ultrasonic diagnostic apparatus main body, the class D amplifier emits an ultrasonic wave reception signal generated by the ultrasonic probe 810. It may happen that the higher harmonics are superimposed. When such a situation occurs, when the ultrasonic diagnostic apparatus main body performs image processing based on the ultrasonic wave reception signal on which the harmonics are superimposed to generate an ultrasonic image, the harmonic components become noise. It appears on the image, making accurate diagnosis difficult. In order to avoid such a situation, it is desirable that a linear amplifier (for example, a class AB amplifier) be used as a drive circuit of the swing mechanism (stepping motor) in the ultrasonic diagnostic apparatus.

特開２００４−１６７５０号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-16750

ところで、超音波診断装置として、据え置き型等の比較的本体サイズが大きいものの他、ラップトップタイプやポータブルタイプ等のハンドキャリー機が普及している。このようなハンドキャリー機では、可搬性を確保するため、本体サイズが比較的小さくなっており、これに合わせてコネクタハウジングの小型化が要望されている。   By the way, as an ultrasonic diagnostic apparatus, hand-carried machines, such as a laptop type and a portable type, other than what has comparatively large main body sizes, such as a stationary type, are prevailing. In such a hand carry machine, in order to ensure portability, the size of the main body is relatively small, and there is a demand for downsizing of the connector housing.

一般に、リニアアンプはスイッチングアンプと比較して発熱が大きい。アンプを含む駆動回路が発する熱は、コネクタハウジングの筐体から周囲に放熱されるが、コネクタハウジングを小型化した場合、駆動回路の発する熱が放熱される面積（コネクタハウジングの筐体表面積）が小さくなるため、コネクタハウジングが大きい場合と比較して、筐体温度が高くなってしまう事態が生じうる。このような事情から、安全のため、コネクタハウジングの筐体温度上昇を防止することが要望されている。   In general, linear amplifiers generate more heat than switching amplifiers. The heat generated by the drive circuit including the amplifier is dissipated to the periphery from the housing of the connector housing, but when the connector housing is miniaturized, the area (the surface area of the housing of the connector housing) to which the heat emitted by the drive circuit is dissipated Because of the smaller size, the housing temperature may be higher than when the connector housing is large. Under such circumstances, it is desirable to prevent the temperature rise of the housing of the connector housing for the sake of safety.

本発明は、コネクタハウジング内の回路による熱の発生を低減することができる超音波探触子ユニットおよび超音波診断装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe unit and an ultrasonic diagnostic apparatus capable of reducing the generation of heat due to a circuit in a connector housing.

本発明の超音波探触子ユニットは、音響素子アレイ、および前記音響素子アレイを走査方向に交差する方向に移動させるアクチュエーターを含む揺動機構を備えた超音波探触子と、前記アクチュエーターを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、を備え、前記駆動回路は、可変出力スイッチング電源、および前記可変出力スイッチング電源の出力電圧が入力され、前記出力電圧に基づいて駆動電圧を前記アクチュエーターに出力するリニアアンプを有し、前記制御回路は、所定の電圧指令値と、前記電圧指令値に基づいて決定したデューティ比とを用いて前記可変出力スイッチング電源に対するスイッチング制御を行う。   An ultrasonic probe unit according to the present invention comprises an ultrasonic probe including an acoustic element array and a swing mechanism including an actuator for moving the acoustic element array in a direction crossing the scanning direction, and driving the actuator And a control circuit for controlling the drive circuit, wherein the drive circuit is supplied with a variable output switching power supply and an output voltage of the variable output switching power supply, and the drive voltage is calculated based on the output voltage. The control circuit performs switching control on the variable output switching power supply using a linear voltage output to the actuator, and the control circuit using a predetermined voltage command value and a duty ratio determined based on the voltage command value.

本発明の超音波診断装置は、上記の超音波探触子ユニットと、超音波診断装置本体と、を有し、前記超音波診断装置本体は、前記超音波探触子から被検体に対して超音波送信信号を送信させ、前記被検体からの反射波を受信した前記超音波探触子が生成した超音波受信信号に基づいて超音波画像を生成する。   An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes the above-mentioned ultrasonic probe unit and an ultrasonic diagnostic apparatus main body, and the ultrasonic diagnostic apparatus main body is directed to the subject from the ultrasonic probe. An ultrasonic wave transmission signal is transmitted, and an ultrasonic image is generated based on an ultrasonic wave reception signal generated by the ultrasonic probe that has received the reflected wave from the subject.

本発明の超音波診断装置は、超音波探触子ユニットと、前記超音波探触子ユニットから被検体に対して超音波送信信号を送信させ、前記被検体からの反射波を受信した前記超音波探触子ユニットが生成した超音波受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置本体と、を有する超音波診断装置であって、前記超音波探触子ユニットは、音響素子アレイと、前記音響素子アレイを走査方向に垂直に揺動させるアクチュエーターを含む揺動機構と、を有する超音波探触子と、前記超音波探触子とケーブルで接続され、前記超音波診断装置本体に接続されるコネクタハウジングと、を有し、前記超音波診断装置本体は、前記アクチュエーターを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、を有し、前記駆動回路は、可変出力スイッチング電源と、前記可変出力スイッチング電源の出力電圧が入力され、前記出力電圧に基づいて駆動電圧を前記アクチュエーターに出力するリニアアンプと、を有し、前記制御回路は、所定の電圧指令値と、前記電圧指令値に基づいて決定したデューティ比とを用いて前記可変出力スイッチング電源に対するスイッチング制御を行う。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention comprises an ultrasonic probe unit, and an ultrasonic transmission unit for transmitting an ultrasonic transmission signal from the ultrasonic probe unit to a subject and receiving a reflected wave from the subject. An ultrasonic diagnostic apparatus body that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic wave reception signal generated by an ultrasonic wave probe unit, wherein the ultrasonic probe unit includes an acoustic element array And an ultrasonic probe having an oscillating mechanism including an actuator for oscillating the acoustic element array perpendicularly to the scanning direction, and the ultrasonic probe and a cable, and the ultrasonic diagnostic apparatus main body And the ultrasonic diagnostic apparatus main body has a drive circuit for driving the actuator and a control circuit for controlling the drive circuit, and the drive circuit has a variable output. A switching power supply, and a linear amplifier which receives an output voltage of the variable output switching power supply and outputs a drive voltage to the actuator based on the output voltage, and the control circuit has a predetermined voltage command value; Switching control for the variable output switching power supply is performed using a duty ratio determined based on the voltage command value.

本発明によれば、コネクタハウジング内の回路による熱の発生を低減することができる超音波探触子ユニットおよび超音波診断装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic probe unit and an ultrasonic diagnostic apparatus capable of reducing the generation of heat due to the circuit in the connector housing.

従来の超音波探触子ユニットの構成例を示す図A diagram showing a configuration example of a conventional ultrasonic probe unit 本発明の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を例示した図The figure which illustrated the composition of the ultrasonic diagnostic equipment concerning the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニットの構成を例示した図The figure which illustrated the composition of the ultrasound probe unit concerning the embodiment of the present invention 揺動機構が有するステッピングモーターの構造の一例を示した図The figure which showed an example of the structure of the stepping motor which a rocking mechanism has 駆動回路および制御回路の構成の一例を示す図A diagram showing an example of the configuration of a drive circuit and a control circuit 可変出力スイッチング電源の回路構成を例示した図Diagram illustrating the circuit configuration of a variable output switching power supply 電圧指令値に対してデューティ比を一意に決定するために使用されるテーブルの一例を示す図A diagram showing an example of a table used to uniquely determine a duty ratio for a voltage command value 電圧指令値と、決定したデューティ比を用いてスイッチング制御された可変出力スイッチング電源の出力電圧と、の関係を示す図Diagram showing the relationship between the voltage command value and the output voltage of the variable output switching power supply that is switching controlled using the determined duty ratio リニアアンプへの入力電圧を制御しない場合の、リニアアンプの入力電圧と出力電圧との関係を示す図Diagram showing the relationship between the input voltage and the output voltage of the linear amplifier when not controlling the input voltage to the linear amplifier ステッピングモーターの回転数と制御回路のスイッチング制御による可変出力スイッチング電源の出力電力との関係を示す図Diagram showing the relationship between the number of revolutions of the stepping motor and the output power of the variable output switching power supply by switching control of the control circuit 時間あたりの電圧指令値の変化量に対してデューティ比に乗算する係数を一意に決定するために使用されるテーブルの一例を示す図A diagram showing an example of a table used to uniquely determine a coefficient by which the duty ratio is multiplied by the amount of change in voltage command value per time

以下、本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニットについて、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示した例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能および構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, an ultrasound probe unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated example. In the following description, components having the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図２は、本発明の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を例示した図である。図２に示すように、超音波診断装置１は、超音波探触子ユニット１００と、超音波診断装置本体１１と、操作部１２と、表示部１３と、を有する。また、超音波探触子ユニット１００は、超音波探触子１１０と、コネクタハウジング１２０と、ケーブル１３０と、を有する。   FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes an ultrasonic probe unit 100, an ultrasonic diagnostic apparatus main body 11, an operation unit 12, and a display unit 13. The ultrasound probe unit 100 also has an ultrasound probe 110, a connector housing 120, and a cable 130.

超音波探触子１１０は、図示しない生体等の被検体内に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体内で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。   The ultrasonic probe 110 transmits ultrasonic waves (transmission ultrasonic waves) to the inside of a subject such as a living body (not shown), and also reflects the reflected waves of ultrasonic waves reflected inside the subject (reflection ultrasonic waves: echo) Receive

超音波診断装置本体１１は、超音波探触子１１０とケーブル１３０およびコネクタハウジング１２０を介して接続され、超音波探触子１１０に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子１１０に被検体に対して超音波送信信号を送信させる。そして、被検体内からの反射波を受信した超音波探触子１１０が生成した超音波受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。操作部１２は例えばスイッチ、ボタン、キーボード、マウス、タッチパネル等の操作デバイスであり、超音波診断装置１のユーザである医師や検査技師等の操作を受け付ける。表示部１３は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や有機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスであり、超音波診断装置本体１１が生成した超音波画像を表示したり、超音波診断装置１の状態に応じた種々の表示画面を表示したりする。   The ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 is connected to the ultrasonic probe 110 through the cable 130 and the connector housing 120, and transmits the drive signal of the electric signal to the ultrasonic probe 110, thereby transmitting the ultrasonic probe 110. Transmit an ultrasonic wave transmission signal to the subject. Then, the internal state inside the subject is imaged as an ultrasound image based on the ultrasound reception signal generated by the ultrasound probe 110 that has received the reflected wave from inside the subject. The operation unit 12 is, for example, an operation device such as a switch, a button, a keyboard, a mouse, and a touch panel, and receives an operation of a doctor who is a user of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 or an examination engineer. The display unit 13 is a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL display, and displays the ultrasonic image generated by the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 or various other types according to the state of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 Display the display screen.

＜超音波探触子ユニット１００の構成＞
図３は、本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニット１００の構成を例示した図である。図３に示すように、超音波探触子ユニット１００は、超音波探触子１１０と、コネクタハウジング１２０と、ケーブル１３０と、を有する。超音波探触子ユニット１００は、コネクタハウジング１２０によって超音波診断装置本体１１（図２参照）に接続される。 <Configuration of Ultrasonic Transducer Unit 100>
FIG. 3 is a view exemplifying a configuration of the ultrasound probe unit 100 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the ultrasound probe unit 100 includes an ultrasound probe 110, a connector housing 120, and a cable 130. The ultrasonic probe unit 100 is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 (see FIG. 2) by a connector housing 120.

超音波探触子１１０は、超音波診断の際に被検体に当接されて超音波信号を送信し、反射波信号を受信して受信信号を生成する。超音波信号の生成は、コネクタハウジング１２０およびケーブル１３０を介して超音波診断装置本体１１から送信された制御信号に基づいて行われる。また、超音波探触子１１０において受信された受信信号は、ケーブル１３０およびコネクタハウジング１２０を介して超音波診断装置本体１１に送信される。これにより、超音波診断装置本体１１において超音波画像が生成され、表示部１３に表示される。   The ultrasound probe 110 is abutted against the subject at the time of ultrasound diagnosis, transmits an ultrasound signal, receives a reflected wave signal, and generates a reception signal. The generation of the ultrasonic signal is performed based on the control signal transmitted from the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 via the connector housing 120 and the cable 130. Further, the reception signal received by the ultrasonic probe 110 is transmitted to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 via the cable 130 and the connector housing 120. Thus, an ultrasonic image is generated in the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 and displayed on the display unit 13.

図３に示すように、超音波探触子１１０は、音響素子アレイ１１１と、揺動機構１１２と、を有する。音響素子アレイ１１１は、電気信号と超音波を相互に変換して超音波を生成する音響素子を例えば走査方向に沿って直線状に配列させたものである。揺動機構１１２は、音響素子アレイ１１１を揺動させて超音波形成面を移動させ、３次元走査を実現するための機構である。揺動機構１１２は、例えば後述する２相ステッピングモーター２００と、プーリやベルト等の伝達部材（図示せず）と、によって構成され、伝達部材を介したステッピングモーターの駆動力により、音響素子アレイ１１１が設けられた土台部（図示せず）を、走査方向に対して垂直に揺動させる。なお、２相ステッピングモーター２００は本発明のアクチュエーターの一例である。   As shown in FIG. 3, the ultrasound probe 110 has an acoustic element array 111 and a rocking mechanism 112. The acoustic element array 111 is one in which acoustic elements that mutually convert an electric signal and an ultrasonic wave to generate an ultrasonic wave are linearly arranged, for example, in the scanning direction. The swinging mechanism 112 is a mechanism for swinging the acoustic element array 111 to move the ultrasonic wave forming surface to realize three-dimensional scanning. The swing mechanism 112 is constituted of, for example, a two-phase stepping motor 200 described later, and a transmission member (not shown) such as a pulley or a belt, and the acoustic element array 111 is driven by the driving force of the stepping motor via the transmission member. The base portion (not shown) provided with is pivoted perpendicularly to the scanning direction. The two-phase stepping motor 200 is an example of the actuator of the present invention.

なお、図３では図示を省略するが、超音波探触子１１０は、音響素子アレイ１１１を内包して超音波を透過する音響ウィンドウや、音響素子アレイ１１１を揺動可能に保持するフレーム等を有していてもよい。   Although not shown in FIG. 3, the ultrasound probe 110 includes an acoustic window that encloses the acoustic element array 111 and transmits an ultrasonic wave, a frame that holds the acoustic element array 111 in a swingable manner, and the like. You may have.

図４は、揺動機構１１２が有する２相ステッピングモーター２００の構造の一例を示した図である。図４に示すように、２相ステッピングモーター２００は、２つのコイル２０１，２０２とロータ２０３とを有している。２つのコイル２０１，２０２は、電気角が互いに９０°ずれるように配置される。このため、２つのコイル２０１，２０２のロータ２０３に対する磁界の方向も、ロータ２０３の中心角について電気角が互いに９０°ずれている。図４では、コイル２０１をＡ相側、コイル２０２をＢ相側として図示する。   FIG. 4 is a view showing an example of the structure of the two-phase stepping motor 200 which the rocking mechanism 112 has. As shown in FIG. 4, the two-phase stepping motor 200 has two coils 201 and 202 and a rotor 203. The two coils 201 and 202 are arranged such that the electrical angles are offset by 90 ° from each other. For this reason, the directions of the magnetic fields of the two coils 201 and 202 with respect to the rotor 203 are also 90 ° apart in electrical angle with respect to the central angle of the rotor 203. In FIG. 4, the coil 201 is illustrated as the A phase side, and the coil 202 is illustrated as the B phase side.

ロータ２０３は、例えば永久磁石等の磁石を有し、Ａ相コイル２０１およびＢ相コイル２０２からの磁界に応じた位置で安定するように構成される。従って、互いに９０°位相の異なる交流電流をＡ相コイル２０１およびＢ相コイル２０２に供給することで、その電流位相によりロータ２０３が回転する。また、特定の電流位相のタイミングで電流位相の変化を停止することで、その時の電流位相に応じた位置にロータ２０３を停止することができる。このような構成により、２相ステッピングモーター２００の回転が制御される。   The rotor 203 has a magnet such as a permanent magnet, for example, and is configured to be stable at a position according to the magnetic field from the A-phase coil 201 and the B-phase coil 202. Therefore, by supplying alternating current having a phase difference of 90 ° to the A-phase coil 201 and the B-phase coil 202, the rotor 203 is rotated by the current phase. Further, by stopping the change of the current phase at the timing of the specific current phase, it is possible to stop the rotor 203 at the position according to the current phase at that time. With such a configuration, the rotation of the two-phase stepping motor 200 is controlled.

＜コネクタハウジング１２０の構成＞
図３に示すように、コネクタハウジング１２０は、駆動回路１２１、制御回路１２２、コネクタ１２３を有する。駆動回路１２１は、揺動機構１１２が有する２相ステッピングモーター２００の駆動制御を行う。制御回路１２２は、例えば超音波診断装置本体１１からの指示信号に基づいて駆動回路１２１を制御する。 <Configuration of Connector Housing 120>
As shown in FIG. 3, the connector housing 120 includes a drive circuit 121, a control circuit 122, and a connector 123. The drive circuit 121 performs drive control of the two-phase stepping motor 200 that the swing mechanism 112 has. The control circuit 122 controls the drive circuit 121 based on, for example, an instruction signal from the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11.

図５は、駆動回路１２１および制御回路１２２の構成の一例を示す図である。図５に示すように、駆動回路１２１は、Ａ相駆動回路３１０Ａと、Ｂ相駆動回路３１０Ｂと、を有する。   FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the drive circuit 121 and the control circuit 122. As shown in FIG. As shown in FIG. 5, the drive circuit 121 includes an A-phase drive circuit 310A and a B-phase drive circuit 310B.

制御回路１２２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路である。制御回路１２２は、例えば超音波診断装置本体１１からの指示信号に基づいて駆動回路１２１（Ａ相駆動回路３１０ＡとＢ相駆動回路３１０Ｂ）の可変出力スイッチング電源３１３，３１４をスイッチング制御するための電圧指令値ＶＣとデューティ比とを決定し、これらに基づいて可変出力スイッチング電源３１３，３１４をスイッチング制御する。制御回路１２２の動作の詳細については後述する。 The control circuit 122 is, for example, an electronic circuit such as a central processing unit (CPU) or a micro processing unit (MPU), or an integrated circuit such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA). The control circuit 122 controls the switching of the variable output switching power supplies 313 and 314 of the drive circuit 121 (A-phase drive circuit 310A and B-phase drive circuit 310B) based on, for example, an instruction signal from the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11. The command value V C and the duty ratio are determined, and based on these, the switching control of the variable output switching power supplies 313 and 314 is performed. Details of the operation of the control circuit 122 will be described later.

図５に示すように、Ａ相駆動回路３１０Ａは、リニアアンプ３１１，３１２、可変出力スイッチング電源３１３，３１４、電流検知部３１５、および電流／電圧変換アンプ３１６を有する。なお、Ｂ相駆動回路３１０ＢもＡ相駆動回路３１０Ａとほぼ同様の構成を有するため、図示および説明を省略する。   As shown in FIG. 5, the A-phase drive circuit 310A includes linear amplifiers 311 and 312, variable output switching power supplies 313 and 314, a current detection unit 315, and a current / voltage conversion amplifier 316. The B-phase drive circuit 310B also has substantially the same configuration as that of the A-phase drive circuit 310A, so the illustration and the description thereof will be omitted.

リニアアンプ３１１，３１２は、例えばＡＢ級のリニアアンプである。本発明において、リニアアンプとは、入力と出力との関係が一次式で表される増幅器を意味している。   The linear amplifiers 311 and 312 are, for example, class AB linear amplifiers. In the present invention, the linear amplifier means an amplifier in which the relationship between the input and the output is expressed by a linear expression.

リニアアンプ３１１は、差動アンプ３１１１と電力増幅アンプ３１１２とを有する。差動アンプ３１１１は、後述する制御回路１２２から入力される電流指令値ＩＣと、後述する電流検知部３１５が検知した、２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１を流れる電流値である電流検知値Ｉｄと、の差分を検出する。電力増幅アンプ３１１２は、入力された電流を増幅するアナログアンプである。 The linear amplifier 311 has a differential amplifier 3111 and a power amplification amplifier 3112. Differential amplifier 3111, and the current command value I C input from the control circuit 122 to be described later, the current detecting section 315 to be described later detects a current sensing a current flowing through the A-phase coil 201 of the two-phase stepping motor 200 The difference between the value I d and the value is detected. The power amplification amplifier 3112 is an analog amplifier that amplifies the input current.

リニアアンプ３１２は、反転回路３１２１と電力増幅アンプ３１２２とを有する。反転回路３１２１は例えばオペアンプ等の反転回路である。電力増幅アンプ３１２２は、入力された電流を増幅するアナログアンプである。   The linear amplifier 312 has an inverting circuit 3121 and a power amplification amplifier 3122. The inverting circuit 3121 is, for example, an inverting circuit such as an operational amplifier. The power amplification amplifier 3122 is an analog amplifier that amplifies the input current.

リニアアンプ３１１の出力端子は２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１の＋側端子に接続される。すなわち、リニアアンプ３１１は２相ステッピングモーター２００の＋側のアンプである。一方、リニアアンプ３１２の出力端子はＡ相コイル２０１の−側端子に接続される。すなわち、リニアアンプ３１２は２相ステッピングモーター２００の−側のアンプである。従って、２相ステッピングモーター２００は、リニアアンプ３１１，３１２の出力電圧を駆動電圧として動作する。リニアアンプ３１１の電力増幅アンプ３１１２は、可変出力スイッチング電源３１３の出力電圧に基づいて動作する。また、リニアアンプ３１２の電力増幅アンプ３１２２は、可変出力スイッチング電源３１４の出力電圧に基づいて動作する。   The output terminal of the linear amplifier 311 is connected to the positive terminal of the A-phase coil 201 of the two-phase stepping motor 200. That is, the linear amplifier 311 is an amplifier on the + side of the two-phase stepping motor 200. On the other hand, the output terminal of the linear amplifier 312 is connected to the negative side terminal of the A-phase coil 201. That is, the linear amplifier 312 is an amplifier on the negative side of the two-phase stepping motor 200. Therefore, the two-phase stepping motor 200 operates using the output voltage of the linear amplifiers 311 and 312 as a drive voltage. The power amplification amplifier 3112 of the linear amplifier 311 operates based on the output voltage of the variable output switching power supply 313. Further, the power amplification amplifier 3122 of the linear amplifier 312 operates based on the output voltage of the variable output switching power supply 314.

可変出力スイッチング電源３１３，３１４は、２相ステッピングモーター２００を駆動するための駆動電圧を、リニアアンプ３１１，３１２を介して２相ステッピングモーター２００に供給する。可変出力スイッチング電源３１３は２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１の＋側にリニアアンプ３１１を介して接続される。また、可変出力スイッチング電源３１４はＡ相コイル２０１の−側にリニアアンプ３１２を介して接続される。可変出力スイッチング電源３１３は、リニアアンプ３１１（電力増幅アンプ３１１２），リニアアンプ３１２（電力増幅アンプ３１２２）のハイサイド（＋側）に接続され、可変出力スイッチング電源３１４は、リニアアンプ３１１（電力増幅アンプ３１１２），リニアアンプ３１２（電力増幅アンプ３１２２）のローサイド（−側）に接続される。   The variable output switching power supplies 313 and 314 supply driving voltages for driving the two-phase stepping motor 200 to the two-phase stepping motor 200 via the linear amplifiers 311 and 312. The variable output switching power supply 313 is connected to the + side of the A-phase coil 201 of the two-phase stepping motor 200 via the linear amplifier 311. Further, the variable output switching power supply 314 is connected to the negative side of the A-phase coil 201 via the linear amplifier 312. The variable output switching power supply 313 is connected to the high side (+ side) of the linear amplifier 311 (power amplification amplifier 3112) and the linear amplifier 312 (power amplification amplifier 3122), and the variable output switching power supply 314 is a linear amplifier 311 (power amplification The amplifier 3112) is connected to the low side (− side) of the linear amplifier 312 (power amplification amplifier 3122).

このように、リニアアンプ３１１，３１２のハイサイド電源は可変出力スイッチング電源３１３に、ローサイド電源は可変出力スイッチング電源３１４に、それぞれ共通化されている。このような構成により、２相ステッピングモーター２００の駆動電圧が正である場合の電源制御を可変出力スイッチング電源３１３が、駆動電圧が負である場合の電源制御を可変出力スイッチング電源３１４が、それぞれ共通して行うことができる。なお、以下の説明において、可変出力スイッチング電源３１３の出力電圧をＶｏｕｔ＋、可変出力スイッチング電源３１４の出力電圧をＶｏｕｔ−と記載する。 As described above, the high side power supplies of the linear amplifiers 311 and 312 are shared by the variable output switching power supply 313, and the low side power supply is shared by the variable output switching power supply 314. With such a configuration, the variable output switching power supply 313 shares power control when the drive voltage of the two-phase stepping motor 200 is positive, and the variable output switching power supply 314 shares power control when the drive voltage is negative. Can be done. In the following description, the output voltage of the variable output switching power supply 313 is referred to as V out + , and the output voltage of the variable output switching power supply 314 is referred to as V out- .

なお、本発明の実施の形態において、「正の駆動電圧」とは、必ずしも駆動電圧の電圧値が正である場合に限定されず、「負の駆動電圧」とは、必ずしも駆動電圧の電圧値が負である場合に限定されない。本発明の実施の形態においては、例えば、所定の基準電圧と駆動電圧とを比較したとき、基準電圧より大きい駆動電圧を「正の駆動電圧」、基準電圧より小さい駆動電圧を「負の駆動電圧」と称する。所定の基準電圧とは、例えば超音波診断装置１の設計者が任意に設定した電圧である。駆動電圧だけではなく、可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電圧についても同様である。   In the embodiment of the present invention, “positive drive voltage” is not necessarily limited to the case where the voltage value of the drive voltage is positive, and “negative drive voltage” does not necessarily mean the voltage value of the drive voltage. It is not limited to the case where is negative. In the embodiment of the present invention, for example, when the drive voltage is compared with a predetermined reference voltage, the drive voltage larger than the reference voltage is “positive drive voltage”, and the drive voltage smaller than the reference voltage is “negative drive voltage”. ". The predetermined reference voltage is, for example, a voltage arbitrarily set by a designer of the ultrasonic diagnostic apparatus 1. The same applies to the output voltages of the variable output switching power supplies 313 and 314 as well as the drive voltage.

電流検知部３１５は、２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１を流れる電流値を検知する。電流検知部３１５で検知された電流値は、電流／電圧変換アンプ３１６によって適宜増幅され電流検知値Ｉｄとしてリニアアンプ３１１に入力される。電流／電圧変換アンプ３１６は、入力された電流値を電圧値に変換する。 The current detection unit 315 detects the value of the current flowing through the A-phase coil 201 of the two-phase stepping motor 200. Current value detected by the current detection unit 315 is input as a properly amplified current sense value I d by the current / voltage conversion amplifier 316 to the linear amplifier 311. The current / voltage conversion amplifier 316 converts the input current value into a voltage value.

＜可変出力スイッチング電源３１３，３１４の構成＞
次に、可変出力スイッチング電源３１３，３１４の構成について説明する。図６は、可変出力スイッチング電源３１３の回路構成を例示した図である。図６に示すように、可変出力スイッチング電源３１３は、制御回路４０１、スイッチング素子４０２を有する。なお、可変出力スイッチング電源３１４の回路構成も図６に示す可変出力スイッチング電源３１３と同様であるため、図示と説明を省略する。 <Configuration of Variable Output Switching Power Supply 313, 314>
Next, the configuration of the variable output switching power supplies 313 and 314 will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating the circuit configuration of the variable output switching power supply 313. As shown in FIG. 6, the variable output switching power supply 313 includes a control circuit 401 and a switching element 402. The circuit configuration of the variable output switching power supply 314 is also similar to that of the variable output switching power supply 313 shown in FIG.

制御回路４０１は、制御回路１２２によるスイッチング制御に基づいて、出力電圧の絶対値｜Ｖｏｕｔ＋｜が電圧指令値の絶対値｜ＶＣ｜を下回らないようにスイッチング素子４０２を制御する。制御回路１２２によるスイッチング制御の詳細については、後述する。ここで、出力電圧の絶対値とは、ハイサイド側とローサイド側との中間電位Ｖｍ（後述の図８Ａを参照）を０Ｖとした場合の絶対値である。 Control circuit 401 controls switching element 402 based on switching control by control circuit 122 so that the absolute value | V out + | of the output voltage does not fall below the absolute value | V C | of the voltage command value. Details of the switching control by the control circuit 122 will be described later. Here, the absolute value of the output voltage is an absolute value when the intermediate potential V m (see FIG. 8A described later) between the high side and the low side is 0V.

以上説明したように、本実施の形態に係る超音波診断装置１では、超音波探触子ユニット１００が超音波診断装置本体１１に接続された状態で、２相ステッピングモーター２００による音響素子アレイ１１１の揺動動作を行うことができる。２相ステッピングモーター２００の揺動動作は、駆動回路１２１が出力する２相ステッピングモーター２００の駆動電圧が制御回路１２２によって制御されることで行われる。以下では、制御回路１２２による駆動回路１２１の出力電圧制御について詳細に説明する。   As described above, in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment, the acoustic element array 111 by the two-phase stepping motor 200 in a state where the ultrasonic probe unit 100 is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11. Rocking motion of the The swinging operation of the two-phase stepping motor 200 is performed by the control circuit 122 controlling the drive voltage of the two-phase stepping motor 200 output from the drive circuit 121. The output voltage control of the drive circuit 121 by the control circuit 122 will be described in detail below.

＜制御回路１２２による駆動回路１２１の出力電圧制御＞
以下では、図５を参照しながら、制御回路１２２による、Ａ相駆動回路３１０Ａのスイッチング制御について説明する。なお、Ｂ相駆動回路３１０Ｂの制御については、Ａ相駆動回路３１０Ａの制御とほぼ同様であるため説明を省略する。 <Output Voltage Control of Drive Circuit 121 by Control Circuit 122>
Hereinafter, switching control of the A-phase drive circuit 310A by the control circuit 122 will be described with reference to FIG. The control of the B-phase drive circuit 310B is substantially the same as the control of the A-phase drive circuit 310A, and therefore the description thereof is omitted.

例えば超音波診断装置本体１１（図２参照）からコネクタ１２３を介して音響素子アレイ１１１の揺動が制御回路１２２に対して指示されると、制御回路１２２は、この指示に基づいて以下のような制御を行う。すなわち、制御回路１２２は、指示に対応する２相ステッピングモーター２００の回転角（電気角）に基づいて、Ａ相駆動回路３１０Ａに対するＡ相位相データ（正弦波データ）と、Ａ相位相データに対して９０度の位相差を有するＢ相位相データ（正弦波データ）とを生成する。また、制御回路１２２は、生成したＡ相位相データおよびＢ相位相データに基づいてＡ相駆動回路３１０ＡとＢ相駆動回路３１０Ｂのそれぞれに対する電流指令値ＩＣを生成する。制御回路１２２は、生成した電流指令値ＩＣを、リニアアンプ３１１の差動アンプ３１１１に入力する。 For example, when the oscillation of the acoustic element array 111 is instructed from the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 (see FIG. 2) to the control circuit 122 via the connector 123, the control circuit 122 performs the following as follows. Control. That is, control circuit 122 controls A phase data (sine wave data) for A phase drive circuit 310A and A phase data based on the rotation angle (electrical angle) of two phase stepping motor 200 corresponding to the instruction. And B phase data (sine wave data) having a phase difference of 90 degrees. Further, the control circuit 122 generates a current command value I C for each of the A-phase drive circuit 310A and the B-phase drive circuit 310B on the basis of the generated A-phase data and the B-phase phase data. Control circuit 122, the generated current command value I C, is input to the differential amplifier 3111 of the linear amplifier 311.

ここで、制御回路１２２は、２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１を流れる電流が常に電流指令値ＩＣとなるような定電流制御を行う。具体的には、制御回路１２２は、リニアアンプ３１１の差動アンプ３１１１において検出される、電流指令値ＩＣと２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１を流れる電流値Ｉｄとの差分が０になるように、Ａ相駆動回路３１０Ａに入力する電流指令値ＩＣを調整する。これにより、Ａ相駆動回路３１０ＡにおいてＡ相コイル２０１を流れる電流を用いたフィードバック制御が行われ、２相ステッピングモーター２００の安定した制御が可能となる。 Here, the control circuit 122 performs constant current control in which the current is always a current command value I C is flowing through the A-phase coil 201 of the two-phase stepping motor 200. Specifically, the control circuit 122 is detected in the differential amplifier 3111 of the linear amplifier 311, the difference between the current value I d flowing in the A phase coil 201 of the current command value I C and 2-phase stepping motors 200 0 The current command value I C input to the A-phase drive circuit 310A is adjusted so that Thus, feedback control using the current flowing through the A-phase coil 201 is performed in the A-phase drive circuit 310A, and stable control of the two-phase stepping motor 200 is possible.

また、制御回路１２２は、音響素子アレイ１１１の揺動指示に対応する２相ステッピングモーター２００の回転角に基づいて、２相ステッピングモーター２００を駆動制御するための電圧指令値ＶＣを生成する。そして、制御回路１２２は、可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電圧の絶対値｜Ｖｏｕｔ＋｜，｜Ｖｏｕｔ−｜が、電圧指令値の絶対値｜ＶＣ｜を下回らないようにスイッチング制御を行う。 Further, the control circuit 122 generates a voltage command value V C for driving and controlling the two-phase stepping motor 200 based on the rotation angle of the two-phase stepping motor 200 corresponding to the swing instruction of the acoustic element array 111. Then, the control circuit 122, the absolute value of the output voltage of the variable output switching power supply 313,314 | V out + |, | V out- | is the absolute value of the voltage command value | a switching control so as not to fall below the | V C Do.

このようなスイッチング制御の実現方法として、例えば、予め電圧指令値ＶＣとデューティ比とが対応付けられたテーブル等を参照して、生成した電圧指令値ＶＣに対応するデューティ比を決定し、決定したデューティ比を用いてスイッチング制御を行う方法がある。 As a method of realizing such switching control, for example, the duty ratio corresponding to the generated voltage command value V C is determined with reference to a table or the like in which the voltage command value V C and the duty ratio are associated in advance, There is a method of performing switching control using the determined duty ratio.

図７は、電圧指令値ＶＣに対してデューティ比を一意に決定するために使用されるテーブルの一例を示す図である。図７では、電圧指令値ＶＣが大きくなるほどデューティ比が大きくなるようなテーブルが例示されている。制御回路１２２は、例えば図７に示すようなテーブルを用いて、電圧指令値ＶＣに基づきデューティ比を決定すればよい。 Figure 7 is a diagram showing an example of a table that is used to uniquely determine the duty ratio for the voltage command value V C. FIG. 7 exemplifies a table in which the duty ratio increases as the voltage command value V C increases. The control circuit 122 may determine the duty ratio based on the voltage command value V C using, for example, a table as shown in FIG.

また、図８Ａは、電圧指令値ＶＣと、決定したデューティ比を用いてスイッチング制御された可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電圧Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−と、の関係を示す図である。図８Ａに示すように、制御回路１２２のスイッチング制御によって、可変出力スイッチング電源３１３の出力電圧Ｖｏｕｔ＋は、電圧指令値ＶＣ（ＶＣ＞０）を下回らないように制御される。また、図８Ａに示すように、可変出力スイッチング電源３１４の出力電圧Ｖｏｕｔ−は、電圧指令値ＶＣ（ＶＣ＜０）を上回らないように制御される。ここで、電圧指令値ＶＣの正負は、ハイサイドとローサイドの中間電位Ｖｍ（図８Ａを参照）を０Ｖとした場合の正負である。 FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the voltage command value V C and the output voltages V out + and V out− of the variable output switching power supplies 313 and 314 that are switching-controlled using the determined duty ratio. As shown in FIG. 8A, the switching control of the control circuit 122 controls the output voltage Vout + of the variable output switching power supply 313 so as not to fall below the voltage command value V C (V C > 0). Further, as shown in FIG. 8A, the output voltage V out- is variable-output switching power supply 314 is controlled so as not to exceed the voltage command value V C (V C <0) . Here, the positive and negative of the voltage command value V C are positive and negative when the intermediate potential V m (see FIG. 8A) on the high side and the low side is 0V.

上記したように、可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電圧Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−は、リニアアンプ３１１，３１２への入力電圧であり、２相ステッピングモーター２００の駆動電圧は、リニアアンプ３１１，３１２の出力電圧である。一般に、リニアアンプ３１１，３１２の発熱は、リニアアンプ３１１，３１２への入力電力と出力電力との差が大きいほど大きくなる。なお、図８Ａにおいて、リニアアンプ３１１，３１２への入力電力と出力電力との差は、出力電圧Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−と電圧指令値ＶＣとに囲まれた部位の面積に相当する。本発明の実施の形態に係る超音波診断装置１においては、制御回路１２２が図８Ａに示すような電圧制御を行うことにより、リニアアンプ３１１，３１２への入力電力と出力電力との差が比較的小さくなり、リニア増幅アンプ３１１，３１２からの発熱を抑えることができるようになる。 As described above, the output voltages V out + and V out− of the variable output switching power supplies 313 and 314 are input voltages to the linear amplifiers 311 and 312, and the drive voltage of the two-phase stepping motor 200 is the linear amplifiers 311 and 312. Output voltage. Generally, the heat generation of the linear amplifiers 311 and 312 increases as the difference between the input power to the linear amplifiers 311 and 312 and the output power increases. Note that in FIG. 8A, the difference between the input power and the output power to the linear amplifier 311 and 312, the output voltage V out +, corresponding to the area of the portion surrounded by the V out- and the voltage command value V C. In the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the control circuit 122 performs voltage control as shown in FIG. 8A to compare the difference between the input power to the linear amplifiers 311 and 312 and the output power. And the heat generation from the linear amplification amplifiers 311 and 312 can be suppressed.

比較例として、リニアアンプへの入力電圧を制御しない場合の、リニアアンプの入力電圧と出力電圧との関係を図８Ｂに示す。図８Ｂに示すように、例えば入力電圧を制御しない従来のリニアアンプでは、同じ駆動電圧の場合でも、入力電力と出力電力との差（図８Ｂの斜線部分）が本発明の実施の形態に係る超音波診断装置１と比較して非常に大きい。このため、本発明の実施の形態に係る超音波診断装置１では、従来と比較して、リニアアンプ３１１，３１２からの発熱を大きく低減させることができる。   As a comparative example, FIG. 8B shows the relationship between the input voltage and the output voltage of the linear amplifier when the input voltage to the linear amplifier is not controlled. As shown in FIG. 8B, for example, in the conventional linear amplifier which does not control the input voltage, the difference between the input power and the output power (hatched portion in FIG. 8B) according to the embodiment of the present invention It is very large compared to the ultrasound diagnostic device 1. Therefore, in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the heat generation from the linear amplifiers 311 and 312 can be largely reduced as compared with the conventional case.

なお、制御回路１２２による可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング制御としては、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御とＰＦＭ（パルス周波数変調）制御のどちらを用いてもよい。ＰＷＭ制御とは周期一定でオン／オフ時間比が変動する制御であり、ＰＦＭ制御とはオン／オフ時間比が一定でスイッチング周波数が変動する制御である。ＰＷＭ制御とＰＦＭ制御のどちらを用いるかについては、要求される負荷や効率等に基づいて決定されることが望ましい。   Note that either PWM (Pulse Width Modulation) control or PFM (Pulse Frequency Modulation) control may be used as switching control of the variable output switching power supplies 313 and 314 by the control circuit 122. The PWM control is a control in which the on / off time ratio fluctuates with a constant cycle, and the PFM control is a control in which the switching frequency fluctuates with a constant on / off time ratio. It is desirable that whether to use PWM control or PFM control is determined based on the required load, efficiency, and the like.

制御回路１２２による可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング制御にＰＷＭ制御を用いる場合、可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング周波数を音響素子アレイ１１１の送信周期と同期してもよい。これにより、可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング制御がカラーモードやドップラーモードにおける受信周波数と干渉しないようにすることができる。   When PWM control is used for switching control of the variable output switching power supplies 313 and 314 by the control circuit 122, the switching frequency of the variable output switching power supplies 313 and 314 may be synchronized with the transmission cycle of the acoustic element array 111. This makes it possible to prevent the switching control of the variable output switching power supplies 313 and 314 from interfering with the reception frequency in the color mode or the Doppler mode.

制御回路１２２による可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング制御にＰＦＭ制御を用いる場合、スイッチング周波数を徐々に低くなるように変化させてもよいし、スイッチング周波数を徐々に高くなるように変化させてもよい。また、例えば２相ステッピングモーター２００の駆動波形の周期毎に、スイッチング周波数を変化させる方向を変更するようにしてもよい。   When PFM control is used for the switching control of the variable output switching power supplies 313 and 314 by the control circuit 122, the switching frequency may be changed to be gradually lowered, or the switching frequency may be changed to be gradually increased. Good. Further, for example, the direction in which the switching frequency is changed may be changed for each cycle of the drive waveform of the two-phase stepping motor 200.

なお、ＰＦＭ制御の場合、制御回路１２２は、超音波探触子１１０の周波数帯域と重ならないようにスイッチング周波数を変化させることが望ましい。具体的には、制御回路１２２は、例えば超音波探触子１１０の周波数帯域が１ＭＨｚであった場合に、スイッチング周波数を例えば１００ＫＨｚ以上１ＭＨｚ未満で変化させるようにすればよい。   In the case of PFM control, it is desirable that the control circuit 122 change the switching frequency so as not to overlap with the frequency band of the ultrasonic probe 110. Specifically, when the frequency band of the ultrasound probe 110 is 1 MHz, for example, the control circuit 122 may change the switching frequency at, for example, 100 kHz or more and less than 1 MHz.

ＰＦＭ制御を採用した場合、スイッチング周波数を変化させる制御により、スイッチング周波数が分散されるので、可変出力スイッチング電源３１３（および可変出力スイッチング電源３１４）から発生するスイッチングノイズのピークをより低減することができる。   When PFM control is employed, the switching frequency is dispersed by control of changing the switching frequency, so that the peak of switching noise generated from the variable output switching power supply 313 (and the variable output switching power supply 314) can be further reduced. .

また、制御回路１２２は、２相ステッピングモーター２００の回転数に応じて、可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング制御のデューティ比を調節するようにしてもよい。   Further, the control circuit 122 may adjust the duty ratio of the switching control of the variable output switching power supplies 313 and 314 according to the rotation speed of the two-phase stepping motor 200.

一般に、２相ステッピングモーター２００が比較的低速で回転させる場合は、制御回路１２２は、上記説明したような制御方法で可変出力スイッチング電源３１３を好適にスイッチング制御することができる。図９は、２相ステッピングモーター２００の回転数と制御回路１２２のスイッチング制御による可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電力Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−との関係を示す図である。図９Ａは、低速回転時を示している。 In general, when the two-phase stepping motor 200 rotates at a relatively low speed, the control circuit 122 can preferably switch control of the variable output switching power supply 313 by the control method as described above. 9, the output power of the variable-output switching power supply 313, 314 by the switching control of the rotational speed and the control circuit 122 of the two-phase stepping motor 200 V out +, is a diagram showing the relationship between V out-. FIG. 9A shows low speed rotation.

しかしながら、２相ステッピングモーター２００を高速で回転させる場合、電圧指令値ＶＣの変化速度が大きくなるため、制御回路１２２による可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング制御が間に合わなくなり、出力電圧Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−が電圧指令値ＶＣに追従しきれなくなる場合がある。図９Ｂは、高速回転時を示している。なお、本実施の形態において、高速回転時とは、例えば２相ステッピングモーター２００の最大回転速度が６００ｒｐｍである場合に、回転数が４００ｒｐｍを超える場合を想定している。 However, when rotating the two-phase stepping motor 200 at high speed, because the rate of change of the voltage command value V C increases, the switching control of the variable-output switching power supply 313 and 314 no longer in time by the control circuit 122, the output voltage V out +, sometimes V out- can not completely follow the voltage command value V C. FIG. 9B shows a high speed rotation time. In the present embodiment, at the time of high speed rotation, for example, when the maximum rotational speed of the two-phase stepping motor 200 is 600 rpm, it is assumed that the rotational speed exceeds 400 rpm.

可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電圧Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−が電圧指令値ＶＣに追従しきれなくなると、２相ステッピングモーター２００の回転制御が好適には行われないが、本発明では以下のような方法によってこれを回避することができる。 If the output voltages V out + and V out− of the variable output switching power supplies 313 and 314 can not follow the voltage command value V C , the rotation control of the two-phase stepping motor 200 is not suitably performed. You can avoid this by a method like.

すなわち、制御回路１２２は、２相ステッピングモーター２００の回転数が所定の回転数（例えば上記した４００ｒｐｍ）を超える場合には、上記したようにテーブルによって決定したデューティ比に、所定の係数を乗算した補正デューティ比を用いて可変出力スイッチング電源３１３，３１４のスイッチング制御を行う。なお、制御回路１２２は、２相ステッピングモーター２００の回転数が所定の回転数を超えたか否かを、例えば電圧指令値ＶＣの変化速度が所定速度を超えたか否かによって判定すればよい。 That is, when the number of rotations of the two-phase stepping motor 200 exceeds a predetermined number of rotations (for example, 400 rpm described above), the control circuit 122 multiplies the duty ratio determined by the table as described above by a predetermined coefficient. The switching control of the variable output switching power supplies 313 and 314 is performed using the correction duty ratio. The control circuit 122, the rotational speed of the two-phase stepping motor 200 whether more than a predetermined rotational speed, for example, rate of change of the voltage command value V C may be determined by whether exceeds a predetermined speed.

ここで、デューティ比に乗算する所定の係数は、時間あたりの電圧指令値ＶＣの変化量（変化速度）に対して一意に決定されればよい。図１０は、時間あたりの電圧指令値ＶＣの変化量に対してデューティ比に乗算する係数を一意に決定するために使用されるテーブルの一例を示す図である。 Here, the predetermined coefficient to be multiplied by the duty ratio may be uniquely determined for the amount of change (rate of change) of the voltage command value V C per time. Figure 10 is a diagram showing an example of a table that is used to uniquely determine the coefficients to be multiplied by the duty ratio with respect to the change amount of the voltage command value V C per hour.

このような制御により、電圧指令値ＶＣの変化速度が大きい場合には、デューティ比を大きくすることができるので、可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電圧Ｖｏｕｔ＋，Ｖｏｕｔ−が電圧指令値ＶＣに追従しきれなくなる事態を回避することができる。 By such control, when the changing speed of the voltage command value V C is large, the duty ratio can be increased. Therefore, the output voltages V out + and V out− of the variable output switching power supplies 313 and 314 are voltage command values It is possible to avoid a situation where it is not possible to follow V C.

また、制御回路１２２は、電圧指令値ＶＣの立ち上がり時と立ち下がり時とでデューティ比を変化させるようにしてもよい。具体的には、例えば電圧指令値ＶＣの立ち下がり時に応答時間の関係で立ち上がり時と比較して電圧指令値ＶＣに対する追従性が悪くなるような場合、立ち下がり時には、より電圧指令値ＶＣに追従するように、立ち上がり時と立ち下がり時とで異なる値となるように予め作成されたテーブルを用いてデューティ比を決定してもよい。このようにすることで、コネクタハウジング１２０の発熱をより低減することができる。 Further, the control circuit 122, in a case rising time and falling of the voltage command value V C may be changing the duty ratio. Specifically, for example, when the voltage command value V C falls, the follow-up property to the voltage command value V C becomes worse as compared to the rise time due to the relationship of response time, the voltage command value V V is more In order to follow C , the duty ratio may be determined using a table created in advance so as to have different values at the rising and falling times. By doing so, the heat generation of the connector housing 120 can be further reduced.

＜作用・効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニット１００は、音響素子アレイ１１１、および音響素子アレイ１１１を走査方向に交差する方向に移動させる２相ステッピングモーター２００（アクチュエーター）を含む揺動機構１１２を備えた超音波探触子１１０と、２相ステッピングモーター２００を駆動する駆動回路１２１と、駆動回路１２１を制御する制御回路１２２と、を有し、駆動回路１２１は、可変出力スイッチング電源３１３，３１４、および可変出力スイッチング電源３１３，３１４の出力電圧が入力され、出力電圧に基づいて駆動電圧を２相ステッピングモーター２００に出力するリニアアンプ３１１，３１２を備え、制御回路１２２は、所定の電圧指令値ＶＣと、電圧指令値ＶＣに基づいて決定したデューティ比とを用いて可変出力スイッチング電源３１３，３１４に対するスイッチング制御を行う。 <Operation and effect>
As described above, the ultrasound probe unit 100 according to the embodiment of the present invention includes the acoustic element array 111 and the two-phase stepping motor 200 (actuator for moving the acoustic element array 111 in the direction intersecting the scanning direction). ), The drive circuit 121 for driving the two-phase stepping motor 200, and the control circuit 122 for controlling the drive circuit 121. Control circuits including linear amplifiers 311 and 312 which receive output voltages of variable output switching power supplies 313 and 314 and variable output switching power supplies 313 and 314 and output a drive voltage to the two-phase stepping motor 200 based on the output voltages. 122, a predetermined voltage command value V C, determined on the basis of the voltage command value V C It performs switching control for the variable-output switching power supply 313 and 314 with the duty ratio.

このような構成により、本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニット１００は、２相ステッピングモーター２００の制御電流を増幅するリニアアンプ３１１，３１２への入力電力と出力電力との差を小さくすることができるので、リニアアンプ３１１，３１２から発生する熱を抑えることができるようになる。このため、駆動回路１２１および制御回路１２２を有するコネクタハウジング１２０の筐体温度上昇を防止することができる。   With such a configuration, the ultrasound probe unit 100 according to the embodiment of the present invention is configured to calculate the difference between the input power and the output power to the linear amplifiers 311 and 312 that amplify the control current of the two-phase stepping motor 200. Since the size can be reduced, the heat generated from the linear amplifiers 311 and 312 can be suppressed. For this reason, the housing temperature rise of the connector housing 120 having the drive circuit 121 and the control circuit 122 can be prevented.

また、本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニット１００では、制御回路１２２が可変出力スイッチング電源３１３，３１４に対して可変周波数でスイッチング制御を行う。この場合、スイッチング周波数が分散されるので、スイッチングノイズを低減することができる。また、制御回路１２２は、スイッチング周波数を音響素子アレイの周波数帯域と重ならないように制御する。この場合、超音波探触子１１０からコネクタハウジング１２０を通って超音波診断装置本体へ送信される超音波受信信号に重畳されるスイッチングノイズの影響を低減することができる。   Further, in the ultrasound probe unit 100 according to the embodiment of the present invention, the control circuit 122 performs switching control on the variable output switching power supplies 313 and 314 at a variable frequency. In this case, since the switching frequency is dispersed, switching noise can be reduced. The control circuit 122 also controls the switching frequency so as not to overlap the frequency band of the acoustic element array. In this case, the influence of the switching noise superimposed on the ultrasonic wave reception signal transmitted from the ultrasonic probe 110 to the ultrasonic diagnostic apparatus main body through the connector housing 120 can be reduced.

また、本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニット１００において、制御回路１２２は、２相ステッピングモーター２００の回転数が比較的高速である場合、すなわち、電圧指令値ＶＣの時間あたりの変化量が所定のしきい値より大きい場合には、変化量に基づいて決定した係数をデューティ比に乗算した補正デューティ比を用いて可変出力スイッチング電源３１３，３１４に対するスイッチング制御を行う。このため、２相ステッピングモーター２００が低速回転から高速回転に移行する場合等の過渡応答時等に、電圧指令値ＶＣの変化にスイッチング制御が追従できない事態の発生を回避することができる。 Further, in the ultrasonic probe unit 100 according to the embodiment of the present invention, the control circuit 122 is configured such that the rotation speed of the two-phase stepping motor 200 is relatively high, that is, per time of the voltage command value V C. If the change amount of is larger than the predetermined threshold value, switching control for the variable output switching power supplies 313 and 314 is performed using the corrected duty ratio obtained by multiplying the duty ratio by the coefficient determined based on the change amount. Therefore, it is possible to two-phase stepping motor 200 is in the transient response time such as when moving to high speed from low speed to avoid the occurrence of a situation in which the switching control is unable to follow the change of the voltage command value V C.

また、本発明の実施の形態に係る超音波探触子ユニット１００において、可変出力スイッチング電源３１３は、２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１のプラス側端子に接続され、また、プラス側アンプであるリニアアンプ３１１のハイサイド電源と、マイナス側アンプであるリニアアンプ３１２のハイサイド電源と、が可変出力スイッチング電源３１３に共通化されている。そして、可変出力スイッチング電源３１４は、２相ステッピングモーター２００のＡ相コイル２０１のマイナス側端子に接続され、また、プラス側アンプであるリニアアンプ３１１のローサイド電源と、マイナス側アンプであるリニアアンプ３１２のローサイド電源とが、可変出力スイッチング電源３１４に共通化されている。   Further, in the ultrasound probe unit 100 according to the embodiment of the present invention, the variable output switching power source 313 is connected to the positive side terminal of the A phase coil 201 of the two phase stepping motor 200 and by the positive side amplifier. The high-side power supply of a certain linear amplifier 311 and the high-side power supply of the linear amplifier 312 which is a negative-side amplifier are shared by the variable output switching power supply 313. The variable output switching power supply 314 is connected to the negative terminal of the A-phase coil 201 of the two-phase stepping motor 200, and the low side power supply of the linear amplifier 311 which is a positive amplifier and the linear amplifier 312 which is a negative amplifier. And the low-side power supply of FIG.

このような構成により、２相ステッピングモーター２００の駆動電圧が正である場合の電源制御を可変出力スイッチング電源３１３が、駆動電圧が負である場合の電源制御を可変出力スイッチング電源３１４が、それぞれ共通化して行うことができる。このため、それぞれ別々に電源を用意する場合と比較して、電源の数を少なくすることができるので、駆動回路１２１の回路規模を縮小することができる。このため、コネクタハウジング１２０を小型化することができ、駆動回路１２１の消費電力を低減することができる。   With such a configuration, the variable output switching power supply 313 shares power control when the drive voltage of the two-phase stepping motor 200 is positive, and the variable output switching power supply 314 shares power control when the drive voltage is negative. Can be done. Therefore, the number of power supplies can be reduced as compared to the case where the power supplies are prepared separately, so that the circuit scale of the drive circuit 121 can be reduced. Therefore, the connector housing 120 can be miniaturized, and the power consumption of the drive circuit 121 can be reduced.

＜変形例＞
以上、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。特許請求の範囲の記載範囲内において、当業者が想到できる各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に含まれる。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 <Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to such examples. Various changes or modifications that can occur to those skilled in the art within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention. In addition, the components in the above-described embodiment may be arbitrarily combined without departing from the scope of the disclosure.

上記した実施の形態では、揺動機構１１２が有する２相ステッピングモーター２００として、２相のステッピングモーターを例示したが、本発明はこれには限定されない。揺動機構１１２は、例えば３相や５相等、他の相数のステッピングモーターを有していてもよい。揺動機構１１２が他の相数のステッピングモーターを有している場合、駆動回路１２１はステッピングモーターの相数に合わせた数の駆動回路を有するように構成されればよい。   Although the two-phase stepping motor is exemplified as the two-phase stepping motor 200 included in the rocking mechanism 112 in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this. The swing mechanism 112 may have a stepping motor with another number of phases, such as three or five phases, for example. When the rocking mechanism 112 includes stepping motors having other numbers of phases, the drive circuit 121 may be configured to have drive circuits in number corresponding to the number of phases of the stepping motors.

また、上述した実施の形態では、２相ステッピングモーター２００を制御する駆動回路１２１と制御回路１２２とが超音波探触子ユニット１００のコネクタハウジング１２０内に設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、モーターを制御する駆動回路および制御回路が、超音波探触子内に設けられていてもよい。この場合も、上述した実施の形態と同様に、駆動回路（リニアアンプ）の発熱の低減や、超音波探触子から超音波診断装置本体へ送信される超音波受信信号へのスイッチングノイズの低減、駆動回路の消費電力の低減等の効果を得ることができる。   In the above-described embodiment, the case where the drive circuit 121 for controlling the two-phase stepping motor 200 and the control circuit 122 are provided in the connector housing 120 of the ultrasonic probe unit 100 has been described. The invention is not limited to this. For example, drive circuitry and control circuitry for controlling the motor may be provided in the ultrasound probe. Also in this case, similarly to the above-described embodiment, reduction of heat generation of the drive circuit (linear amplifier) and reduction of switching noise to the ultrasonic wave reception signal transmitted from the ultrasonic probe to the ultrasonic diagnostic apparatus main body Thus, the power consumption of the drive circuit can be reduced.

さらに、本発明では、例えば駆動回路および制御回路が、超音波診断装置本体内に設けられていてもよい。この場合、超音波診断装置本体の筐体がコネクタハウジングより大きいため、駆動回路の発熱は問題となりにくく、また、超音波探触子と超音波診断装置本体とを接続するケーブルと駆動回路および制御回路との距離とが大きくなるように駆動回路および制御回路を配置すれば、超音波受信信号にスイッチングノイズが重畳される事態を回避することができる。また、駆動回路の消費電力を低減することができる。   Furthermore, in the present invention, for example, a drive circuit and a control circuit may be provided in the ultrasonic diagnostic apparatus main body. In this case, since the casing of the ultrasonic diagnostic apparatus main body is larger than the connector housing, heat generation of the drive circuit is unlikely to be a problem, and the cable connecting the ultrasonic probe and the ultrasonic diagnostic apparatus main body, drive circuit and control By arranging the drive circuit and the control circuit so as to increase the distance to the circuit, it is possible to avoid the situation where the switching noise is superimposed on the ultrasonic wave reception signal. In addition, power consumption of the drive circuit can be reduced.

本発明は、超音波を利用した超音波診断装置の超音波探触子ユニットおよび超音波診断装置に好適である。   The present invention is suitable for an ultrasonic probe unit and an ultrasonic diagnostic apparatus of an ultrasonic diagnostic apparatus using ultrasonic waves.

１ 超音波診断装置
１００ 超音波探触子ユニット
１１０ 超音波探触子
１１１ 音響素子アレイ
１１２ 揺動機構
１２０ コネクタハウジング
１２１ 駆動回路
１２２ 制御回路
１２３ コネクタ
１３０ ケーブル
２００ ステッピングモーター
２０１ Ａ相コイル
２０２ Ｂ相コイル
２０３ ロータ
３１０Ａ Ａ相駆動回路
３１０Ｂ Ｂ相駆動回路
３１１，３１２ リニアアンプ
３１１１ 差動アンプ
３１２１ 反転回路
３１１２，３１２２ 電力増幅アンプ
３１３，３１４ 可変出力スイッチング電源
３１５ 電流検知部
３１６ 電流／電圧変換アンプ
４０１ 制御回路
４０２ スイッチング素子
８００ 超音波探触子ユニット
８１０ 超音波探触子
８１１ 音響素子アレイ
８１２ 揺動機構
８２０ コネクタハウジング
８２１ 駆動回路
８２２ 制御回路 Reference Signs List 1 ultrasonic diagnostic apparatus 100 ultrasonic probe unit 110 ultrasonic probe 111 acoustic element array 112 rocking mechanism 120 connector housing 121 drive circuit 122 control circuit 123 connector 130 cable 200 stepping motor 201 A phase coil 202 B phase coil DESCRIPTION OF SYMBOLS 203 Rotor 310A A-phase drive circuit 310B B-phase drive circuit 311, 312 Linear amplifier 3111 Differential amplifier 3121 Inverting circuit 3112 2, 3122 Power amplification amplifier 313, 314 Variable output switching power supply 315 Current detection part 316 Current / voltage conversion amplifier 401 Control circuit 402 switching element 800 ultrasonic probe unit 810 ultrasonic probe 811 acoustic element array 812 rocking mechanism 820 connector housing 821 drive circuit 822 control circuit

Claims (13)

音響素子アレイ、および前記音響素子アレイを走査方向に交差する方向に移動させるアクチュエーターを含む揺動機構を備えた超音波探触子と、
前記アクチュエーターを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記駆動回路は、可変出力スイッチング電源、および前記可変出力スイッチング電源の出力電圧が入力され、前記出力電圧に基づいて駆動電圧を前記アクチュエーターに出力するリニアアンプを有し、
前記制御回路は、所定の電圧指令値と、前記電圧指令値に基づいて決定したデューティ比とを用いて前記可変出力スイッチング電源に対するスイッチング制御を行う、
超音波探触子ユニット。 An ultrasonic probe comprising: an acoustic element array; and an oscillating mechanism including an actuator for moving the acoustic element array in a direction crossing the scanning direction;
A drive circuit for driving the actuator;
A control circuit that controls the drive circuit;
Equipped with
The drive circuit includes a variable output switching power supply, and a linear amplifier that receives an output voltage of the variable output switching power supply and outputs a drive voltage to the actuator based on the output voltage.
The control circuit performs switching control on the variable output switching power supply using a predetermined voltage command value and a duty ratio determined based on the voltage command value.
Ultrasonic probe unit. 前記制御回路は、前記音響素子アレイの移動量に基づいて前記アクチュエーターに付与する電圧指令値を生成する、
請求項１に記載の超音波探触子ユニット。 The control circuit generates a voltage command value to be applied to the actuator based on the movement amount of the acoustic element array.
The ultrasound probe unit according to claim 1. 前記制御回路は、前記アクチュエーターへの入力電流が所定の電流指令値となるように定電流制御する、
請求項１または２に記載の超音波探触子ユニット。 The control circuit performs constant current control such that an input current to the actuator has a predetermined current command value.
The ultrasound probe unit according to claim 1. 前記制御回路は、スイッチング周波数が徐々に低くなるように、前記可変出力スイッチング電源をスイッチング制御する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 The control circuit controls switching of the variable output switching power supply so that the switching frequency gradually decreases.
The ultrasound probe unit according to any one of claims 1 to 3. 前記制御回路は、スイッチング周波数が徐々に高くなるように、前記可変出力スイッチング電源をスイッチング制御する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 The control circuit controls switching of the variable output switching power supply so that the switching frequency gradually increases.
The ultrasound probe unit according to any one of claims 1 to 3. 前記制御回路は、スイッチング周波数が前記音響素子アレイの周波数帯域と重ならないように、前記可変出力スイッチング電源をスイッチング制御する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 The control circuit controls switching of the variable output switching power supply so that the switching frequency does not overlap with the frequency band of the acoustic element array.
The ultrasound probe unit according to any one of claims 1 to 5. 前記制御回路は、前記可変出力スイッチング電源をスイッチング制御する際に、スイッチング周波数を変化させる方向を、前記アクチュエーターの動作波形の周期毎に変化させる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 When switching control of the variable output switching power supply, the control circuit changes the direction in which the switching frequency is changed, for each cycle of the operation waveform of the actuator.
The ultrasound probe unit according to any one of claims 1 to 5. 前記制御回路は、スイッチング周波数が前記音響素子アレイの送信周期と同期するように、前記可変出力スイッチング電源をスイッチング制御する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 The control circuit controls switching of the variable output switching power supply so that the switching frequency is synchronized with the transmission period of the acoustic element array.
The ultrasound probe unit according to any one of claims 1 to 3. 前記制御回路は、前記電圧指令値の変化速度が所定のしきい値より大きい場合に、前記変化速度に基づいて決定した係数を前記デューティ比に乗算した補正デューティ比を用いて前記可変出力スイッチング電源に対するスイッチング制御を行う、
請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 The control circuit is configured to use the corrected duty ratio obtained by multiplying the duty ratio by a coefficient determined based on the change rate when the change rate of the voltage command value is larger than a predetermined threshold value. Perform switching control for
The ultrasound probe unit according to any one of claims 1 to 8. 前記リニアアンプは、前記アクチュエーターにプラス電流を供給するプラス側リニアアンプと、マイナス電流を供給するマイナス側リニアアンプと、を有し、
前記可変出力スイッチング電源は、前記プラス側リニアアンプのハイサイドと、マイナス側リニアアンプのハイサイドと、に電源を供給するプラス側電源と、前記プラス側リニアアンプのローサイドと、マイナス側リニアアンプのローサイドと、に電源を供給するマイナス側電源と、を有する、
請求項１から９のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 The linear amplifier includes a positive side linear amplifier that supplies positive current to the actuator, and a negative side linear amplifier that supplies negative current,
The variable output switching power supply includes a positive side power supply for supplying power to the high side of the positive side linear amplifier and the high side of the negative side linear amplifier, a low side of the positive side linear amplifier, and a negative side linear amplifier Have a low side, and a negative side power supply that supplies power,
The ultrasound probe unit according to any one of claims 1 to 9. 前記超音波探触子とケーブルで接続され超音波診断装置本体と接続されるコネクタハウジングを更に有し、
前記駆動回路及び前記制御回路は、前記コネクタハウジング内に設けられている
請求項１から１０のいずれか一項に記載の超音波探触子ユニット。 The ultrasonic probe further comprises a connector housing connected with the ultrasonic probe and connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body,
The ultrasonic probe unit according to any one of claims 1 to 10, wherein the drive circuit and the control circuit are provided in the connector housing. 請求項１１に記載の超音波探触子ユニットと、前記超音波診断装置本体と、を有し、
前記超音波診断装置本体は、前記超音波探触子から被検体に対して超音波送信信号を送信させ、前記被検体からの反射波を受信した前記超音波探触子が生成した超音波受信信号に基づいて超音波画像を生成する、
超音波診断装置。 It has an ultrasonic probe unit according to claim 11, and the ultrasonic diagnostic device main body,
The ultrasonic diagnostic apparatus main body transmits an ultrasonic wave transmission signal from the ultrasonic probe to the subject, and receives the ultrasonic wave generated by the ultrasonic probe that has received the reflected wave from the subject Generate an ultrasound image based on the signal,
Ultrasonic diagnostic equipment. 超音波探触子ユニットと、前記超音波探触子ユニットから被検体に対して超音波送信信号を送信させ、前記被検体からの反射波を受信した前記超音波探触子ユニットが生成した超音波受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置本体と、を有する超音波診断装置であって、
前記超音波探触子ユニットは、音響素子アレイと、前記音響素子アレイを走査方向に垂直に揺動させるアクチュエーターを含む揺動機構と、を有する超音波探触子と、前記超音波探触子とケーブルで接続され、前記超音波診断装置本体に接続されるコネクタハウジングと、を有し、
前記超音波診断装置本体は、前記アクチュエーターを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、を有し、
前記駆動回路は、可変出力スイッチング電源と、前記可変出力スイッチング電源の出力電圧が入力され、前記出力電圧に基づいて駆動電圧を前記アクチュエーターに出力するリニアアンプと、を有し、
前記制御回路は、所定の電圧指令値と、前記電圧指令値に基づいて決定したデューティ比とを用いて前記可変出力スイッチング電源に対するスイッチング制御を行う、
超音波診断装置。 An ultrasound probe unit, and an ultrasound transmission signal transmitted from the ultrasound probe unit to a subject, and an ultrasound probe unit that has received a reflected wave from the subject and generated an ultrasound probe unit. An ultrasonic diagnostic apparatus body that generates an ultrasonic image based on an acoustic wave reception signal;
The ultrasonic probe unit comprises: an ultrasonic probe having an acoustic element array; and a rocking mechanism including an actuator for rocking the acoustic element array perpendicularly to a scanning direction; and the ultrasonic probe And a connector housing connected by a cable and connected to the ultrasonic diagnostic apparatus body,
The ultrasonic diagnostic apparatus main body includes a drive circuit that drives the actuator, and a control circuit that controls the drive circuit.
The drive circuit includes a variable output switching power supply, and a linear amplifier which receives an output voltage of the variable output switching power supply and outputs a drive voltage to the actuator based on the output voltage.
The control circuit performs switching control on the variable output switching power supply using a predetermined voltage command value and a duty ratio determined based on the voltage command value.
Ultrasonic diagnostic equipment.
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