JP4028692B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置および電源装置に関し、より詳細には、部品点数を低減した超音波診断装置および電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波診断装置は、小型化、低価格化、使いやすさに起因して普及している。普及するにつれて、超音波診断装置のさらなる小型化や低価格化が要求されている。ところで、超音波診断装置にあっては、電源部の大きさが小型化のネックになっている。
【０００３】
図６に、従来における超音波診断装置の要部構成を示す。この超音波診断装置１００は、トリガー信号に基づいて駆動信号を生成する駆動部（ドライバーともいう）１と、駆動信号をプローブに供給する電子スイッチ（高電圧スイッチ、またはアナログスイッチ、またはマトリックススイッチともいう）２と、駆動部１の動作に必要な駆動電圧を生成し、その駆動電圧を駆動部１に供給する駆動用電源９と、バイアス電圧を生成し、そのバイアス電圧を電子スイッチ２に供給するバイアス用電源１０と、を備えている。
【０００４】
図示しないが、電子スイッチ２内では複数のスイッチが設けられている。また、同様に図示しないが、プローブ内では複数の圧電素子が設けられている。超音波診断装置では、バイアス電圧に基づいて電子スイッチ２内の複数のスイッチのスイッチング動作を行い、プローブ内の所定の圧電素子にのみ駆動信号を供給したりすることで超音波走査を行う。
【０００５】
駆動用電源９は、交流入力に基づいて駆動電圧を生成する。駆動用電源９は可変電源であり、たとえば、±５Ｖ〜±７０Ｖの駆動電圧を生成する。駆動用電源９から出力される駆動電圧の振幅は、所定の電圧制御信号に基づいて制御させる。なお、図６では、駆動用電源９から出力される駆動電圧について、正は正極の電圧、ＧＮＤは接地電圧、負は負極の電圧を、それぞれ表している。
【０００６】
バイアス用電源１０は、交流入力に基づいてバイアス電圧を生成する。バイアス用電源１０は固定電源であり、たとえば、±８０Ｖのバイアス電圧を生成する。なお、図６では、バイアス用電源１０から出力されるバイアス電圧については、正は正極の電圧、ＧＮＤは接地電圧、負は負極の電圧を、それぞれ表している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来における超音波診断装置では、駆動部の動作に必要な駆動電圧を独自に生成する駆動用電源と、電子スイッチの制御に必要なバイアス電圧を独自に生成するバイアス用電源と、が別々に設けられている。しかしながら、一つの超音波診断装置内に、駆動用電源９とバイアス用電源１０を別々に設けると、ほぼ同じような構成の電源二つを設けることになるので部品点数が増加し、超音波診断装置の小型化を阻害するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数を低減し、装置の小型化を実現する超音波診断装置および電源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、第１の観点による超音波診断装置は、前記電源手段は、前記バイアス電圧を生成するバイアス用電源手段と、前記バイアス電圧を入力とし、そのバイアス電圧に基づいて前記駆動電圧を生成する駆動用電源手段と、を具備するものである。
【００１０】
上記超音波診断装置によれば、バイアス用電源手段はバイアス電圧を生成し、駆動用電源手段はそのバイアス電圧を用いて低電圧の駆動電圧を生成する。この駆動用電源手段は、高電圧に基づいて低電圧を生成するだけであるので、電圧を独自に生成する従来のものに比べて構成が簡単、かつ小型化される。
【００１１】
また、第２の観点による超音波診断装置では、前記バイアス用電源手段と駆動用電源手段が生成する電圧が可変である。
【００１２】
また、第３の観点による超音波診断装置では、前記駆動用電源手段はリニア電源からなる。
【００１３】
また、第４の観点による電源装置は、第１の電圧により動作する第１動作手段にその第１の電圧を供給し、その第１の電圧よりも低電圧の第２の電圧により動作する第２動作手段にその第２の電圧を供給する電源装置において、前記第１の電圧を生成する第１の電源手段と、前記第１の電圧を入力とし、その第１の電圧に基づいて前記第２の電圧を生成する第２の電源手段と、を具備するものである。
【００１４】
上記電源装置によれば、第１の電源手段は第１の電圧を生成し、第２の源手段はその第１の電圧を用いて低電圧の第２の電圧を生成する。この第２の電源手段は、高電圧に基づいて低電圧を生成するだけであるので、電圧を独自に生成する従来のものに比べて構成が簡単、かつ小型化される。
【００１５】
また、第５の観点による電源装置では、前記第１の電源手段と前記第２の電源手段が生成する電圧が可変である。
【００１６】
また、第６の観点による電源装置では、前記第２の電源手段はリニア電源からなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の超音波診断装置および電源装置にかかる実施の形態について、添付の図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１にかかる超音波診断装置の要部構成を示す。この超音波診断装置１０１は、トリガー信号に基づいて駆動信号を生成する駆動部１と、駆動信号をプローブに供給する電子スイッチ２と、駆動部１の動作に必要な駆動電圧を生成して駆動部１に供給し、電子スイッチ２の制御に必要なバイアス電圧を生成して電子スイッチ２に供給する電源部３と、を備えている。
【００１９】
電源部３は、バイアス電圧を生成するバイアス用電源４と、駆動電圧を生成する駆動用電源５と、からなる。バイアス用電源４は、交流入力に基づいて、バイアス電圧を生成する。バイアス用電源４は、このバイアス電圧を、電子スイッチ２に供給すると共に駆動用電源５に入力する。バイアス用電源４は可変電源であり、たとえば、±５Ｖ〜±８０Ｖのバイアス電圧を生成する。バイアス用電源４から出力されるバイアス電圧の振幅は、所定の電圧制御信号に基づいて制御させる。なお、図１では、バイアス用電源４から出力されるバイアス電圧については、正は正極の電圧、ＧＮＤは接地電圧、負は負極の電圧を、それぞれ表している。
【００２０】
駆動用電源５は、バイアス用電源４から入力されたバイアス電圧に基づいて、駆動電圧を生成する。駆動用電源５は可変かつリニア電源であり、たとえば、±５Ｖ〜±７０Ｖの駆動電圧を生成する。駆動用電源５から出力される駆動電圧の振幅は、電圧制御信号に基づいて制御させる。なお、図１では、駆動用電源５から出力される駆動電圧については、正は正極の電圧、ＧＮＤは接地電圧、負は負極の電圧を、それぞれ表している。
【００２１】
図示しないが、電子スイッチ２内では複数のスイッチが設けられている。また、図示しないが、プローブ内では複数の圧電素子が設けられている。バイアス電圧に基づいて電子スイッチ２内の複数のスイッチのスイッチング動作を行い、プローブ内の所定の圧電素子にのみ駆動信号を供給したりすることで、超音波走査を行う。
【００２２】
バイアス電圧は、駆動電圧よりも高電圧である。駆動用電源５は、バイアス用電源４から入力された高電圧のバイアス電圧に基づいて、低電圧の駆動電圧を生成する。このため、駆動電圧を独自に生成する場合の構成よりも構成が簡単、かつ小型化される。
【００２３】
バイアス電圧は、多少のノイズ（リップル）を含んでいても、超音波走査の精度に対してその影響はでない。一方、駆動電圧がノイズを含んでいると、駆動信号がその影響を受けるので、超音波走査の精度が劣化する。このため、駆動用電源５は、ノイズの少ない、安定した駆動電圧を生成することが好ましい。このため、バイアス用電源４と駆動用電源５のノイズ除去率の差が３０デシベル以上であることが好ましい。これによって、ノイズをほとんど含まない安定した駆動信号を生成することができる。
【００２４】
図２は、バイアス電圧と駆動電圧の振幅の変化を示すグラフである。バイアス電圧の振幅の変化を一点斜線で示し、駆動電圧の振幅の変化を通常の斜線で示す。駆動用電源５は、バイアス電圧に基づいて駆動電圧を生成するので、図２に示すように、バイアス電圧は駆動電圧より常に高く保つことになる。さらに、バイアス電圧を駆動電圧よりも高く保つことにより、超音波の送信におけるオーバーシュート電圧を確保することができるというメリットもある。なお、バイアス電圧が低くなると、電子スイッチ２のオン抵抗が増加してしまう。このオン抵抗の増加を防ぐために、バイアス電圧を、ある値よりも低くならないように、図２で点線で示したように変化させるとよい。
【００２５】
以上のように、実施の形態１にかかる超音波診断装置１０１によれば、バイアス用電源４がバイアス電圧を生成し、駆動用電源５はそのバイアス電圧を用いて駆動電圧を生成する。この駆動用電源５は、高電圧に基づいて低電圧を生成するだけであるので、電圧を独自に生成する従来のそれに比べて構成が簡単、かつ小型化される。この結果、超音波診断装置全体の小型化、低価格化が実現可能となる。また、部品点数が減ることで、部品が故障する確率が減少し、超音波診断装置全体の信頼性が向上する。
【００２６】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したように、バイアス電圧が駆動電圧により常に高い。このため、バイアス電圧に起因するノイズが駆動電圧に入ってしまう可能性がある。これを防止するために、本発明の実施の形態２にかかる超音波診断装置１０２では、図３に示すようにフィルタ部６を設けている。なお、フィルタ部６以外の構成は図１で示した超音波診断装置１０１と同じものであるから、超音波診断装置１０２のフィルタ部６以外の構成にかかる説明は省略する。
【００２７】
図４に、フィルタ部６の詳細な構成を示す。フィルタ部６は、正極のバイアス電圧に対して設けられたフィルタ回路７と、負極のバイアス電圧に対して設けられたフィルタ回路８と、からなる。フィルタ回路７は、ダイオード７１とフィルタ７２からなる。また、同様に、フィルタ回路８は、ダイオード８１とフィルタ８２からなる。このような、構成により、バイアス電圧に起因するノイズが駆動電圧に入ってしまうことがなくなる。
【００２８】
以上のように、実施の形態２にかかる超音波診断装置１０２によれば、実施の形態１の超音波診断装置１０１で得る効果に加えて、さらに、バイアス電圧に起因するノイズが駆動電圧に入ることを防止できる。この結果、超音波診断装置全体の信頼性が向上する。
【００２９】
（参考例）
なお、参考例として、図５に、一般的な電源装置に対して適用した例である電源装置１０３を示す。
【００３０】
電源装置１０３は、第１の電源部１５と、第２の電源部１６と、からなる。第１の電源部１５は、第１の電圧を生成し、その第１の電圧を第１の動作部１７に供給すると共に第２の電源部１６に入力する。第２の電源部１６は、第１の電圧に基づいて第２の電圧を生成し、その第２の電圧を第２の動作部１８に供給する。なお、第１の電圧は第２の電圧よりも高い。
【００３１】
第１の電源部１５と第２の電源部１６から出力される電圧は可変であり、所定の電圧制御信号に基づいてその振幅を制御することができる。また、第２の電源部１６はリニア電源である。
【００３２】
第１の動作部１７は、第１の電圧により駆動され、所定の第１の動作を行うものである。また、第２の動作部１８は、第２の電圧により駆動され、所定の第２の動作を行うものである。
【００３３】
以上のように、参考例である電源装置１０３によれば、第１の電源部１５が第１の電圧を生成し、第２の電源部１６はその第１の電圧を用いて第２の電圧を生成する。この第２の電源部１６は、高電圧に基づいて低電圧を生成するだけであるので、電圧を独自に生成する従来のものに比べて構成が簡単、かつ小型化される。この結果、電源装置の小型化、低価格化が実現可能となるので、この電源装置を利用する装置全体の小型化、低価格化が可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる超音波診断装置によれば、バイアス用電源がバイアス電圧を生成し、駆動用電源はそのバイアス電圧を用いて駆動電圧を生成する。この駆動用電源は、高電圧に基づいて低電圧を生成するだけであるので、電圧を独自に生成する従来のそれに比べて構成が簡単、かつ小型化される。この結果、超音波診断装置全体の小型化、低価格化が可能となる。また、部品点数が減ることで、部品が故障する確率が減り、超音波診断装置全体の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる超音波診断装置の要部構成を示す図である。
【図２】バイアス電圧と駆動電圧の振幅の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる超音波診断装置の要部構成を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる超音波診断装置のフィルタ部の構成を示す図である。
【図５】参考例である電源装置の構成を示す図である。
【図６】従来における超音波診断装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 駆動部
２ 電子スイッチ
３ 電源部
４ バイアス用電源
５ 駆動用電源
１０１、１０２ 超音波診断装置
１０３ 電源装置

Claims (3)

1. トリガー信号に基づいて駆動信号を生成する駆動手段と、
   スイッチのオン状態で前記駆動信号をプローブに供給する電子スイッチ手段と、
   交流電圧を入力とし、前記電子スイッチ手段に正負のバイアス電圧を供給するとともに、前記バイアス電圧を変えることができるバイアス用電源手段と、
   前記バイアス電圧を入力とし、そのバイアス電圧よりも絶対値で小さい電圧である正負の駆動電圧を前記駆動手段に供給するとともに、その駆動電圧を変えることができるリニア電源である駆動用電源手段とを具備し、
   前記バイアス電圧は、その絶対値が所定の値よりも小さくならないことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記バイアス用電源手段と前記電子スイッチ手段との間に前記バイアス電圧のノイズを低減するフィルタ手段を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記フィルタ手段は、ダイオードとフィルタ回路とが直列に接続されて構成されたことを特徴とする超音波診断装置。

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