JP4718966B2

JP4718966B2 - 画像診断装置

Info

Publication number: JP4718966B2
Application number: JP2005306029A
Authority: JP
Inventors: 周太藤原
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-10-20
Also published as: JP2007111258A

Description

本発明は、商用電源から電力供給を行う超音波診断装置等の画像診断装置であって、装置本体の主電源スイッチ以外にプローブ等の周辺機器や画像記録機器等の付帯機器用の副電源スイッチを有するものに関する。

超音波装置を含む画像診断装置では、商用電源に接続される電源スイッチ（以下、本明細書において「主電源スイッチ」と称する）をオンすると、絶縁トランスや画像診断装置の各機器にＤＣ電力を供給するＡＣＤＣコンバータ入力部分の容量負荷などにより定常的な電流よりも数倍大きな電流（この電流は、通常「突入電流」と呼ばれる）が短時間流れることが知られている。突入電流は定格電流の数倍以上の電流であるので、画像診断装置そのものや、装置を設置した病院施設のブレーカを遮断させる恐れがある。この突入電流により病院設備のブレーカが落ちる等の事態を避けるため、絶縁トランスの一次側に、例えば電流抑制用の抵抗とリレースイッチを組み合わせた突入電流抑制回路が設けられている。具体的には、抵抗やサーミスタを電源ラインに挿入してインピーダンスを上げることによって電源スイッチオン時の電流のピークを抑制するようにしているが、抵抗やサーミスタを常時電源ラインに挿入しておくと電力損失が増加するので、入力電流が落ち着く一定期間を経過したら抵抗やサーミスタに並列に接続されたリレースイッチ等をオンにして電力損失を低減させた状態で超音波診断装置に電力を供給するようにしている。

図４は、商用電源から電力供給を行う場合における画像診断装置としての超音波診断装置の回路構成例を示す図である。図４において、超音波診断装置には、超音波診断装置本体以外に複数の画像記録機器などの周辺接続機器が接続されている。リレー等によりそれら周辺接続機器への電源供給を制御している。以下、図４に示す超音波診断装置の概略構成とその動作を説明する。

商用電源コンセント１０が商用電源に接続され、主電源スイッチ１１がオンされると、絶縁トランス２０を介して、ＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０へ電力が供給される。ＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０により、突入電流防止回路１５の電流抑制抵抗１５１ｂ、１５２ｂを一定期間動作させて、入力電流が落ち着く一定期間を経過したら突入電流防止回路１５のリレー１５１ａ、１５２ａをオンにする。これにより、突入電流が抑制される。図５に、電源オン時における各部の電圧の変化を示すタイミングチャートを示す。

時刻ｔ１で電源スイッチがオンされると、少し遅れて時刻ｔ２で電源スイッチのオン状態を検知してＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０がオンになる。すると、ＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０によって、リレー１５１ａと１５２ａのオンが遅延される（例えば時刻ｔ３まで）ので、時刻ｔ３まで、電流抑制抵抗１５１ｂ、１５２ｂが動作することにより、絶縁トランス２０への入力電圧と入力電流が抑制させることになる。そして、絶縁トランス２０への入力電流が安定した時刻ｔ４でリレー１５１ａと１５２ａをオンにすることにより、振幅の大きい突入電流を防止することができる。

上記のような構成において、超音波診断装置は待機電力を抑える目的から超音波診断装置の起動スイッチ及び電源制御回路４５の起動スイッチ（以下、本明細書において、起動スイッチ及び電源制御回路４５において起動スイッチのみの機能についていう場合は「起動スイッチ４５ａ」と称し、電源制御に関する機能をいう場合は「電源制御回路４５ｂ」と称する）がオンされ、超音波診断装置が動作する期間にだけ周辺接続機器に電力を供給するように構成されている。つまり、起動スイッチ４５ａがオンされると、起動スイッチ及び電源制御回路４５用の電源で動作する電源制御回路によりＡＣＤＣコンバータ制御信号がオンになる。これによりＡＣＤＣコンバータ２５が起動し、超音波診断装置用の起動スイッチ及び電源制御回路４５以外の信号処理回路、超音波送受信回路、プローブ、モニタ等に電源が供給される。また、同時にＲＬ＿ＯＥＭ制御信号がオンになりリレースイッチ４６がオンになることにより、超音波診断装置に接続されている第１から第３の画像記録機器６１、６２、６３に電源が供給される。これらの画像記録機器は個々には突入電流を抑制しているものの、複数が同時に電源投入されるのでトータルでは大きな電流が流れることになる。

このときの、動作波形を図６に示す。時刻ｔ５で起動スイッチ４５ａがオンになった場合に、突入電流防止回路１５のリレー１５１ａと１５２ａがオン状態であるので、図６のトランス入力電流Ａ１として示すように通常の数倍以上大きな突入電流が流れることになる。これを防止するためには各機器の電源投入順序をずらせば良いが、この場合には、周辺装置や個々の記録機器への電源供給を制御する為のリレースイッチが、接続される機器の数だけ必要になるので、コストがかかる。
なお、上記のような技術に関連するものとして、特許文献１に記載の技術がある。
特開平０３−１４３２６５号公報

本発明は、超音波診断装置などの画像診断装置の電源であるＡＣＤＣコンバータや、周辺接続機器それぞれの相応の突入電流防止回路や個々の周辺接続機器向けの電力供給用リレースイッチ等を設けること無く、主電源スイッチがオンになった場合の突入電流に加えて、超音波診断装置の起動時及び周辺接続機器の電源投入時における商用電源からの突入電流も抑制することを目的とする。

本発明の局面に係る発明は、商用電源から電源供給され、装置本体の主電源スイッチ以外に周辺機器や画像記録機器等用の少なくとも１つの副電源スイッチを有し、前記主電源スイッチのオン時に商用電源から突入電流を抑制する突入電流抑制手段を備えた画像診断装置において、前記少なくとも１つの副電源スイッチのオン時に、前記突入電流抑制手段を動作させることを特徴とする。

本発明によれば、僅かな回路追加によって超音波装置などの画像診断装置の起動時の突入電流を抑制することが可能になる。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の概略回路構成を示す回路図である。本発明は、特に複数の画像記録機器などの周辺接続機器が接続されていて、かつリレー等によりそれら周辺接続機器への電源供給を制御している超音波診断装置などの画像診断装置のうち、画像診断装置を起動するスイッチがオンされ、画像診断装置が動作する期間にだけ周辺接続機器に電力を供給する仕組みを有する画像診断装置に適用される。本明細書では、画像診断装置として、超音波診断装置を例にとって説明するので、以下の説明では、画像診断装置ではなく超音波診断装置と記載する。なお、図１において、図４と同じ部分には、同じ符号を付している。

本発明の一実施形態に係る超音波診断装置は、主に、商用電源コンセント１０と、主電源スイッチ１１と、突入電流防止回路１５と、前記絶縁トランス２０と、ＡＣＤＣコンバータ２５と、ＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０と、信号処理回路４０と、プローブ５２などの周辺機器と、第１の画像記録器６１などの付帯機器と、フォトカプラ７０とを備えている。上記の構成において、以下の説明において、絶縁トランス２０より電源コンセント１０側を一次側、絶縁トランス２０からＡＣＤＣコンバータ２５側を二次側と称する。

一次側には、商用電源に接続して、電源を供給するための電源コンセント１０と、装置全体の電源のオンオフを行う主電源スイッチ１１と、主電源スイッチ１１の後段に接続され突入電流を防止する突入電流防止回路１５と、主電源スイッチ１１がオフからオンになったことを、整流回路２１を介して検出して突入電流防止回路１５を動作させるためのＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０とが接続されている。本構成において、突入電流防止回路１５は、リレー１５１ａ、１５２ａとリレー１５１ａ、１５２ａに並列接続された電流抑制抵抗１５１ｂ、１５２ｂを備えている。なお、突入電流防止回路１５において、リレー１５１ａ、１５２ａの代わりにトライアックやサイリスタなどの半導体素子を用いてもよい。ＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０は、ＡＣ入力検出回路３１と、遅延回路３２と、ＡＮＤ回路３４と、リレー駆動回路３３と、抵抗３５とを備えている。

二次側には、絶縁トランス２０からのＡＣ出力をＤＣ電力に変換するＡＣＤＣコンバータ２５と、超音波診断装置の各種の信号を処理する信号処理回路４０と、リレースイッチ４６を介して絶縁トランス２０から電源が供給され信号処理回路４０で処理された画像を記録する複数の画像記録機器６１−６３（図４には、第１から第３の画像記録機器６１−６３が示されている）とが接続されている。信号処理回路４０は、起動スイッチ及び電源制御回路４５と超音波送受信回路５１とを備えている。超音波送受信回路５１には、プローブ５２が接続されており、プローブ５２に制御信号を送信して、プローブ５２から診断情報を取得する。また、信号処理回路５０には、他の周辺機器として診断情報やその他の表示を行うモニタ５３と、ユーザからの入力を受け付けるキーボード等５４と、スピーカ５５とが接続されている。また、起動スイッチ及び電源制御回路４５には、フォトカプラ７０が接続されている。フォトカプラ７０は、一次側と二次側の絶縁性能を確保するために使用されるものであって、発光部７１と受光部７２とを備えている。

上記のように構成された、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の動作を説明する。まず、図２を参照して主電源スイッチ１１のオン時の動作を説明する。
主電源スイッチ１１がオフの時は主電源スイッチ１１以降に電源の供給は無いので突入電流防止回路１５はオフである。商用電源コンセント１０が商用電源に接続された後に、主電源スイッチ１１がオンされると（時刻ｔ１）、絶縁トランス２０及び整流回路２１を介して、ＡＣ入力検出及びリレー制御回路３０へ電力が供給される。ＡＣ入力検出回路３１が主電源スイッチ１１のオン状態を検出すると（時刻ｔ２）、遅延回路３２により突入電流防止回路１５のリレー１５１ａ、１５２ａへのオン信号が、遅延回路３２で設定された時間経過後に、ＡＮＤ回路３４とリレー駆動回路３３を介して出力される（時刻ｔ３）。従って、時刻ｔ３までは、電流抑制抵抗１５１ｂ、１５２ｂが動作することにより、絶縁トランス２０への入力電圧と入力電流が抑制させることになる。そして、オン信号が出力されると、突入電流防止回路１５のリレー１５１ａ、１５２ａがオンになる（時刻ｔ４）。これにより、振幅の大きい突入電流が抑制される。なお、この時点では、ＡＣＤＣコンバータ２５及びそれ以降の回路とリレースイッチ４６はオフになっている。

次に、図３を参照して、起動スイッチ及び電源制御回路４５の起動スイッチ４５ａのオン時の動作を説明する。
起動スイッチ４５ａをオンにすると（時刻ｔ５）、電源制御回路４５ｂが起動し、まず、突入電流防止回路１５用の制御信号がフォトカプラ７０に出力される（時刻ｔ６）これにより、発光部７１が発光し、この光を受光部７２が受光する。受光部７２と抵抗３５でエミッタフォロアを形成し、受光部７２が光を受光することにより、ＡＮＤ回路３４の入力端がＬｏｗになるので、ＡＮＤ回路３４の出力がＬｏｗになり、突入電流防止回路１５のリレー１５１ａ、１５２ａがオフになることにより、電流抑制抵抗１５１ｂ、１５２ｂに電流が流れることになる。これにより、突入電流防止回路１５のリレー１５１ａ、１５２ａがオンになるまで（時刻ｔ９）、電流抑制抵抗１５１ｂ、１５２ｂを介して電力が供給されることになる。

なお、ＡＣＤＣコンバータ２５をオンにするための制御信号と、リレースイッチ４６用の制御信号と、第１から第３の画像機器６１−６３用の制御信号については、突入電流防止回路１５用の制御信号に遅れて、各機器に出力される（時刻ｔ７）。

突入電流防止回路１５用の制御信号がオフになると（時刻ｔ８）フォトカプラ７０の発光部７１からの発光が停止し、受光部７２の受光量が０になるので、ＡＮＤ回路３４への入力端がＨｉｇｈになる。これにより、ＡＮＤ回路３４の出力がＨｉｇｈになり、突入電流防止回路１５のリレー１５１ａ、１５２ａがオンになる（時刻ｔ９）。これにより、突入電流防止回路１５が一定時間動作することになり、起動スイッチ４５ａをオンにした場合でも、突入電流を防止することができる（図３のトランス入力電流Ａ１参照）。従って、周辺機器や付帯機器用の電源をオンにした場合でも、突入電流を効果的に抑制することができる。

上記のように、本発明の実施形態によれば、超音波診断装置の起動時及び周辺接続機器の電源投入時の商用電源からの突入電流を抑制し、一定時間後に電流抑制抵抗に並列に接続したスイッチ等で電流をバイパスして電力損失を低減させた状態で超音波診断装置に電力を供給することが出来る。すなわち、電源制御回路から突入電流防止回路用の制御信号出力を設け、突入電流防止回路を制御するＡＣ入力検出及びリレー制御回路に供給することにより、簡単な回路構成で、主電源スイッチ投入時の突入電流と超音波診断装置の起動時及び周辺接続機器の電源投入時の商用電源からの突入電流の両者を抑制し、一定時間後に電流抑制抵抗に並列に接続したスイッチ等で電流をバイパスして電力損失を低減させた状態で超音波診断装置に電力を供給することが出来る。

本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。例えば、二次側の電源制御回路からの信号を一次側に伝達するのに、絶縁性を保つためにフォトカプラとしたが、これに限らず、絶縁性を確保できるのであれば、絶縁トランスやその他の回路構成を用いても良い。更に、他の回路構成においても、実施形態に記載の回路構成に限らず、その等価回路に置き換えることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の概略回路構成を示す回路図。本発明の一実施形態において主電源スイッチ１１のオン時の動作を示すタイミングチャート。本発明の一実施形態において起動スイッチ４５ａのオン時の動作を示すタイミングチャート。従来の超音波診断装置の概略回路構成を示す回路図。従来における主電源スイッチ１１のオン時の動作を示すタイミングチャート。従来における起動スイッチ４５ａのオン時の動作を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…電源コンセント
１１…主電源スイッチ
１５…突入電流防止回路
１５１ｂ、１５２ｂ…電流抑制抵抗
１５１ａ、１５２ａ…リレー
２０…絶縁トランス
２１…整流回路
２５…ＡＣＤＣコンバータ
３０…リレー制御回路
３１…ＡＣ入力検出回路
３２…遅延回路
３３…リレー駆動回路
３４…ＡＮＤ回路
３５…抵抗
４０…信号処理回路
４５…電源制御回路
４５ａ…起動スイッチ
４５ｂ…電源制御回路
４６…リレースイッチ
５１…超音波送受信回路
５０…信号処理回路
５２…プローブ
５３…モニタ
５４…キーボード等
５５…スピーカ
６１−６３…第１から第３の画像記録器
７０…フォトカプラ
７１…発光部
７２…受光部

Claims

商用電源から電源供給され、装置本体の主電源スイッチ以外に周辺機器や画像記録機器等用の少なくとも１つの副電源スイッチを有し、前記主電源スイッチのオン時に商用電源から突入電流を抑制する突入電流抑制手段を備えた画像診断装置において、
前記少なくとも１つの副電源スイッチのオン時に、前記突入電流抑制手段を動作させることを特徴とする画像診断装置。
請求項１に記載の画像診断装置において、前記突入電流抑制手段は絶縁トランスの一次側に設けられ、前記副電源スイッチは前記絶縁トランスの二次側に設けられており、
前記副電源スイッチのオン信号を、フォトカプラを介して前記突入電流抑制手段に伝送することにより、前記突入電流抑制手段を動作させることを特徴とする画像診断装置。
請求項１又は請求項２に記載の画像診断装置において、前記突入電流抑制手段は、リレー回路と、前記リレー回路に並列接続された電流抑制抵抗とを具備し、前記主電源及び副電源スイッチのオン後の一定時間経過後に前記リレー回路をオンにすることを特徴とする画像診断装置。