JP5620620B1 - バイアス電圧発生装置及び超音波診断システム - Google Patents

Abstract

バイアス電圧発生装置は、静電容量型振動子を用いて被検体との間で超音波の送受信を行うために送信信号を発生する送信回路と受信信号に対する処理を行う受信回路とを内蔵した超音波観測装置と共にその外部に配置されて使用され、静電容量型振動子に印加するバイアス電圧を生成するための充電可能な二次電池を備え、バイアス電圧を生成するバイアス電圧用電源回路と、超音波観測装置の外部に出力される送信信号と超音波観測装置の内部に入力される受信信号にバイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部と、を備える。

Description

本発明は静電容量型振動子を用いて超音波観測を行うためのバイアス電圧発生装置及び超音波診断システムに関する。

近年、体腔内に挿入部を挿入して、患部等に対して超音波を送受信する超音波プローブを備えた超音波診断システムが広く用いられるようになっている。
また、超音波を送受信する振動子として、圧電素子を用いた超音波プローブの他に、静電容量型振動子を用いた超音波プローブも採用されるようになっている。圧電素子を搭載した超音波プローブの場合、送信信号発生手段と受信信号処理手段とは超音波観測装置側に設けられる。

静電容量型振動子を用いた場合には、圧電素子を用いた場合には不必要であった、高電圧の直流バイアス電圧を送信信号と受信信号に重畳することが必要になる。このため、静電容量型振動子を搭載した超音波プローブと共に使用される超音波観測装置は、圧電素子用の超音波観測装置の場合の構成において、さらに直流バイアス電圧を発生する直流バイアス電圧発生回路を内蔵する。
これに対して、日本国特開２００７−９７７６０号公報の従来例には、半導体基板に静電容量型振動子を形成すると共に、直流バイアス電圧を発生する直流バイアス電圧手段を設け、さらに送信信号（駆動信号）を発生する送信信号発生手段を内蔵した超音波プローブ装置が開示され、この装置を小型化できるようにしている。

しかしながら、上記従来例は、圧電素子を搭載した超音波プローブを接続して（超音波診断に）使用する超音波観測装置に、接続できるようなコネクタを採用してもその超音波観測装置と共に使用することができない。つまり、従来例は、上記超音波プローブ装置専用の超音波観測装置が必要になる。
従って、従来例は、圧電素子を用いた振動子を搭載した超音波プローブと共に使用される既存の超音波観測装置の他に、専用の超音波観察装置が必要になる欠点がある。
このため、圧電素子用の超音波観測装置を用いた場合にも超音波診断に利用できる等、広い適用性を有する装置が望まれる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、圧電素子用の超音波観測装置を用いても静電容量型振動子を搭載した超音波プローブによって超音波診断を行うことができるバイアス電圧発生装置及び超音波診断システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るバイアス電圧発生装置は、静電容量型振動子を用いて被検体との間で超音波の送受信を行うために送信信号を発生する送信回路と受信信号に対する処理を行う受信回路とを内蔵した超音波観測装置と共に前記超音波観測装置の外部に配置されて使用されるバイアス電圧発生装置であって、前記静電容量型振動子に印加するバイアス電圧を生成するための充電可能な二次電池を備え、前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧用電源回路と、前記超音波観測装置の外部に出力された前記送信信号に前記バイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部と、前記バイアス電圧用電源回路を構成する前記二次電池の充電レベルを検出する充電レベル検出部と、前記充電レベル検出部により検出した充電レベルに基づいて、前記受信信号のゲインを増大するゲイン可変アンプと、を備える。

本発明の一態様に係る超音波診断システムは、静電容量型振動子を搭載した超音波プローブと、前記静電容量型振動子に超音波を発生させるための送信信号を発生する送信回路、超音波の受信により前記静電容量型振動子から出力される受信信号に対する信号処理を行う受信回路、及び前記送信信号と前記受信信号との分離を行う送受分離回路、を内蔵した超音波観測装置と、前記超音波プローブに内蔵又は着脱自在に接続され、前記静電容量型振動子に印加するバイアス信号を生成するための充電可能な二次電池を備え、前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧用電源回路、及び前記超音波観測装置の外部に出力された前記送信信号に前記バイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部、を備えるバイアス電圧発生装置と、前記バイアス電圧用電源回路を構成する前記二次電池の充電レベルを検出する充電レベル検出部と、前記充電レベル検出部により検出した充電レベルに基づいて、前記受信信号のゲインを増大するゲイン可変アンプと、を備える。

図１は本発明の第１の実施形態の超音波診断システムの全体構成を示す図。 図２は静電容量型振動子を搭載した超音波プローブの内部に設けられたバイアス電圧発生装置をバイアス電圧充電器に接続して充電を行う構成を示す図。 図３は静電容量型振動子を搭載した超音波プローブを静電容量型振動子用の観測装置に接続して超音波の送受信を行う構成を示す図。 図４は静電容量型振動子を搭載した超音波プローブを圧電素子を搭載した超音波プローブ用の観測装置に接続して超音波の送受信を行う構成を示す図。 図５は第１の実施形態の動作を説明するタイミングを示す図。 図６は本発明の第１の実施形態の第１変形例の超音波診断システムの全体構成を示す図。 図７は第１変形例の動作を説明するタイミングを示す図。 図８は第１の実施形態の第２変形例におけるバイアス電圧発生装置等の構成を示す図。 図９は第１の実施形態の第３変形例におけるバイアス電圧発生装置等の構成を示す図。 図１０は本発明の第２の実施形態を構成する第１の超音波プローブの主要部の構成を示す図。 図１１は図１０を用いた動作を説明するタイミング図。 図１２は第２の実施形態の変形例の電子走査方式の第１の超音波プローブの主要部の構成を示す図。 図１３は図１０の第１の超音波プローブの変形例の第１の超音波プローブの主要部の構成を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように本発明の第１の実施形態の超音波診断システム１は、機械走査方式で、静電容量型振動子（ｃ−ＭＵＴと略記）を搭載した第１の超音波プローブ２Ａと、機械走査方式で、圧電素子を用いた振動子を搭載した第２の超音波プローブ２Ｂと、第１の超音波プローブ２Ａが着脱自在に接続され、超音波断層像を生成する第１の超音波観測装置（第１の観測装置）３Ａと、第１及び第２の超音波プローブ２Ａ、２Ｂが着脱自在に接続可能で、超音波断層像を生成する第２の超音波観測装置（第２の観測装置）３Ｂと、第１の超音波プローブ２Ａ内に設けられたバイアス電圧用電源回路２４を充電するバイアス電圧充電器４とを有する。なお、図１においては、第１の超音波プローブ２Ａを第２の観測装置３Ｂに接続した状態で示している。

第１及び第２の超音波プローブ２Ｉ（Ｉ＝Ａ，Ｂ）は、それぞれ細長の挿入部６Ｉと、その後端（基端）に設けられた把持部（操作部）７Ｉと、把持部７Ｉから延出されたケーブル部８Ｉとを備え、ケーブル部８Ｉの端部にはコネクタ９Ｉが設けてある。
第１の超音波プローブ２Ａにおける挿入部６Ａの先端部１０Ａ内には、ｃＭＵＴ１１Ａが収納され、ｃＭＵＴ１１Ａは、例えば中空のフレキシブルシャフト１２及びスリップリング１３を介して把持部７Ａ内のモータ１４に連結されている。
また、モータ１４は、ケーブル部８Ａ内の信号線１５の一端と接続され、この信号線１５の他端はコネクタ９Ａのコネクタ端子（接点）Ｐ１に接続され、コネクタ９Ａが着脱自在に接続されるコネクタ受け１６Ａ又は１６Ｂを介して観測装置３Ｉ内のモータ駆動回路１７に接続される。

モータ駆動回路１７から出力されるモータ駆動信号がモータ１４に印加されることにより、モータ１４は回転駆動する。そして、モータ１４の回転と共に、スリップリング１３及びフレキシブルシャフト１２を回転し、フレキシブルシャフト１２の先端に取り付けたｃＭＵＴ１１Ａを回転駆動することができるようにしている。
また、ｃＭＵＴ１１Ａの電極は、中空のフレキシブルシャフト１２内を挿通された信号線１８ａの一端に接続され、フレキシブルシャフト１２内を挿通された信号線１８ａは、スリップリング１３のロータ側接点と接触するステータ側接点を経てスリップリング１３外部の信号線１８ａと電気的に導通する。信号線１８ａは、コネクタ９Ａ内部に配置したバイアス電圧発生装置２１を構成するバイアス電圧重畳回路２２及びコンデンサ２３を介して、コネクタ端子Ｐ５に接続されると共に、バイアス電圧重畳回路２２を介して、コネクタ端子Ｐ６に接続される。

バイアス電圧発生装置２１は、ｃＭＵＴ１１Ａに印加するバイアス電圧を充電可能で生成するバイアス電圧用電源回路２４を備え、このバイアス電圧用電源回路２４の入力端は充電用コネクタ端子Ｐ２と接続され、バイアス電圧用電源回路２４の出力端はバイアス電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチとしてのバイアススイッチ２５を介してバイアス電圧重畳回路２２に接続される。
また、バイアス電圧用電源回路２４は、バイアス電圧の充電レベルが充電レベル検出回路２６により検出され、検出された充電レベルを出力する信号線は、充電レベル端子として機能するコネクタ端子Ｐ３に接続される。
また、上記バイアススイッチ２５は、このバイアススイッチ２５の２接点のＯＮ／ＯＦＦの制御を行うスイッチ制御端子が信号線を介してコネクタ端子Ｐ４に接続される。そして、このコネクタ端子Ｐ４に外部から、例えば２値のスイッチ制御信号を印加することにより、バイアススイッチ２５の２接点のＯＮ／ＯＦＦの制御を行うことができるようにしている。つまり、コネクタ端子Ｐ４は、外部からバイアス電圧重畳回路２２においてのバイアス電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う制御端子を形成する。

なお、ｃＭＵＴ１１Ａにおけるグラウンド側の電極に接続された信号線は、コネクタ端子Ｐ７のグラウンド端子に接続される。
一方、第２の超音波プローブ２Ｂは、挿入部６Ｂの先端部１０Ｂ内に、ｃＭＵＴ１１Ａの代わりに圧電素子で形成された振動子１１Ｂが収納され、振動子１１Ｂは、例えば中空のフレキシブルシャフト１２及びスリップリング１３を介して把持部７Ｂ内のモータ１４に連結されている。
また、振動子１１Ｂに接続され、フレキシブルシャフト１２内に挿通された信号線１８ｂは、スリップリング１３を介してその外部の信号線１８ｂに接続され、この信号線１８ｂはコネクタ９Ｂのコネクタ端子Ｐ５に接続される。第２の超音波プローブ２Ｂにおけるその他の構成は、第１の超音波プローブ２Ａと同じであり、図１において同じ符号で示している。

図２は、第１の超音波プローブ２Ａが着脱自在に接続されるバイアス電圧充電器４の構成を示す。
バイアス電圧充電器４は、バイアス電圧用電源回路２４を充電する充電電圧を発生する充電電圧発生回路３１と、充電レベル検出回路２６により検出される充電レベルをモニタして、充電電圧発生回路３１による充電動作を制御する充電電圧制御回路３２と、バイアススイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ制御回路３３とを有する。
また、バイアス電圧充電器４は、第１の超音波プローブ２Ａのコネクタ端子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４がそれぞれ接続されるコネクタ受け端子Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を有するコネクタ受け１６Ｃを有する。

具体的には、コネクタ受け端子Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、充電電圧発生回路３１の出力端、充電レベル検出回路２６の入力端、スイッチ制御回路３３の出力端にそれぞれ接続されている。
また、充電電圧発生回路３１は、商用のＡＣ電源からバイアス電圧用電源回路２４内の充電可能な二次電池２４ａを充電するためのＤＣ電圧を発生するＡＣ／ＤＣコンバータ３１ａと、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ａの出力端に設けられたスイッチ３１ｂとを有する。そして、このＤＣ電圧を二次電池２４ａに印加して二次電池２４ａを充電する。なお、二次電池２４ａは、例えば５Ｖ程度から１０Ｖ程度のＤＣ電圧を発生するリチウム電池や、鉛電池などにより構成される。

バイアス電圧用電源回路２４は、二次電池２４ａと、この二次電池２４ａのＤＣ電圧により、１００Ｖ以上のバイアス電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ２４ｂとを有する。
また、二次電池２４ａのＤＣ電圧は、充電レベル検出回路２６に供給され、充電レベル検出回路２６はこのＤＣ電圧を動作電源に利用して、二次電池２４ａのＤＣ電圧をモニタし、充電レベルを検出する。なお、充電レベル検出回路２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４ｂから出力されるバイアス電圧のレベルから充電レベルを検出するようにしても良い。
充電レベル検出回路２６により検出された充電レベルは、充電電圧制御回路３２に入力され、充電電圧制御回路３２は、充電レベルの電圧と、基準となる電圧３２ａとを比較することにより、充電完了状態に達したか否かを判定する。

そして、充電電圧制御回路３２は、充電レベルの電圧が、基準となる電圧３２ａに達した場合に、スイッチ３１ｂをＯＦＦにして、充電動作を終了させる制御を行う。なお、充電完了の際に図示しないＬＥＤを点灯又は点灯状態のＬＥＤを消灯させる等して、充電完了状態をユーザに告知するようにしても良い。また、後述するように充電レベル検出回路２６に充電レベル通知回路７２を接続して、充電レベルをユーザに通知することができるようにしても良い。
また、スイッチ制御回路３３は、バイアススイッチ２５をＯＦＦとなるように制御するスイッチ制御信号を出力することが（手動操作などで）できるように切替設定が可能なスイッチ３３ａと、このスイッチ３３ａに接続された抵抗Ｒｂ，Ｒｃとから構成される。

本実施形態においては、抵抗Ｒｃを介してコネクタ受け端子Ｒ４をローレベル（Ｌレベル）に設定することにより、コネクタ受け端子Ｒ４が接続されるコネクタ端子Ｐ４を介してバイアススイッチ２５をＯＦＦにする。なお、バイアススイッチ２５は、バイアス制御端子に印加される電圧が、例えばローレベルであるとＯＦＦ，ハイレベル（Ｈレベル）であるとＯＮするスイッチである。
また、図２に示すように送信信号と受信信号とにバイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部としてのバイアス電圧重畳回路２２は、例えばバイアススイッチ２５に直列に接続される抵抗Ｒａを用いて、信号線１８ａの接続点Ｐｃにバイアス電圧を重畳するように構成される。
図３は第１の超音波プローブ２Ａを第１の観測装置３Ａに接続した状態の主要部の構成を示す。

第１の観測装置３Ａは、ｃＭＵＴ１１Ａを用いて被検体との間で超音波の送受信を行うために送信信号を発生する送信信号発生部としての送信回路４１と、ｃＭＵＴ１１Ａで受信した受信信号に対する処理を行う受信回路４２と、送信信号と受信信号に重畳するためのバイアス電圧を発生するバイアス電圧発生回路４９とを有する。バイアス電圧発生回路４９で発生したバイアス電圧は、信号線４９ａを介して送信信号と受信信号を送受信するための信号線４４との接続点Ｐにおいて、送信信号又は受信信号に重畳される。バイアス電圧発生回路４９によるバイアス電圧の発生と、接続点Ｐでのバイアス電圧の重畳とを含めた機能をバイアス電圧回路と定義しても良い。
また、第１の観測装置３Ａは、送信信号と受信信号を送受信するための信号線４４の途中にコンデンサ４５を介挿し、信号線４４に重畳されたバイアス電圧が送受分離回路４３と共に送信回路４１と、受信回路４２に入力されるのを保護している。なお、送受分離回路４３は、共通の信号線４４を用いて送信信号と受信信号とを分離する。この送受分離回路４３は、図４に示す送受分離回路４３Ｂと同じ構成である。
信号線４４は、コネクタ受け端子Ｒ６を介して、コネクタ端子Ｐ６に接続され、コネクタ受け端子Ｒ７は、コネクタ端子Ｐ７に接続される。また、受信回路４２により生成された超音波断層像の映像信号は、モニタ４６に出力され、モニタ４６の表示面にはｃＭＵＴ１１Ａによる超音波の送受により生成された被検体の超音波断層像が表示される。

また、第１の観測装置３Ａに設けたスイッチ制御回路４７は、コネクタ受け端子Ｒ４を介して、コネクタ端子Ｐ４に接続される。このスイッチ制御回路４７は、図２に示したスイッチ制御回路３３と同じ構成としても良い。つまり、図３に示すようにスイッチ制御回路４７は、バイアススイッチ２５をＯＦＦにするスイッチ制御信号を出力するように設定される。
そして、この場合には、コネクタ９Ａ内のバイアス電圧用電源回路２４によるバイアス電圧は超音波の送受信には使用されない状態となる。
図３の構成の場合、第１の観測装置３Ａは、送信信号に重畳されたバイアス電圧と共に送信信号をコネクタ９Ａ側に出力する。そして、ｃＭＵＴ１１Ａには、バイアス電圧が重畳された送信信号が印加され、超音波を送信する。ｃＭＵＴ１１Ａは、モータ１４により回転駆動されるため、図１に示すように先端部１０Ａの外周面が接触している被検体４８側に超音波を送信する。

被検体４８側に送信された超音波は、音響インピーダンスが変化している部分で反射され、その一部がｃＭＵＴ１１Ａで受信され、電気信号に変換される。この場合、ｃＭＵＴ１１Ａに所定のバイアス電圧を印加しているので、効率良く変換した受信信号を生成することができる。
ｃＭＵＴ１１Ａで受信した受信信号は、第１の観測装置３Ａ内のバイアス電圧発生回路４９で発生したバイアス電圧が重畳された状態でコネクタ９Ａから第１の観測装置３Ａ内に入力される。そして、受信信号は、コンデンサ４５、送受分離回路４３を経て、受信回路４２に入力し、受信回路４２により映像信号が生成され、映像信号がモニタ４６に入力されることによりモニタ４６の表示面に超音波断層像が表示される。
図４は第１の超音波プローブ２Ａを第２の観測装置３Ｂに接続した状態の主要部の構成を示す。

第２の観測装置３Ｂは、超音波プローブ２Ｂが接続された場合には、圧電素子の振動子１１Ｂを用いて被検体との間で超音波の送受信を行うために送信信号を発生する送信回路４１Ｂと、振動子１１Ｂで受信した受信信号に対する処理を行う受信回路４２Ｂと、第２の観測装置３Ｂ内において共通の信号線４４ｂを用いて送信する送信信号と受信信号とを分離する送受分離回路４３Ｂとを有する。本実施形態においては、図４に示すように超音波プローブ２Ａが接続された場合には、送信回路４１ＢはｃＭＵＴ１１Ａに対して送信信号を生成し、受信回路４２ＢはｃＭＵＴ１１Ａで受信した受信信号に対する信号処理を行う。また、送受分離回路４３Ｂは送信信号と受信信号とを分離する。
送受分離回路４３Ｂは、図４に示すように信号線４４ｂの分岐点から受信回路４２Ｂの入力端側に延出される信号線４４ｂ′中に配置されたダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４と、ダイオードＤ１，Ｄ３のアノードを電源端Ｖｄｄに接続する抵抗Ｒｅと、ダイオードＤ２，Ｄ４のカソードを電源端Ｖｓｓに接続する抵抗Ｒｆとから構成される。ダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４は、受信信号のように微弱な信号（例えば１Ｖｐｐ以下の信号）の場合にはＯＮとなり、受信回路４２Ｂに入力されるが、送信信号（例えば１００Ｖｐｐ程度）のように過大な信号の場合にはダイオードＤ１又はＤ２がＯＮし、それによってダイオードＤ３又はＤ４をＯＦＦにして、受信回路４２Ｂに過大な信号が印加されることを防止する。

なお、日本国特開２０１１−２２９６３０号公報に記載のようにダイオードＤ１，Ｄ２を逆回復時間（リカバリー時間）が送信信号の周期に比較して短く、かつダイオードＤ３，Ｄ４が受信信号の周期に比較して長い特性のものを用いるようにしても良い。
この他に、日本国特開２０１０−２０１１６３号公報の図２に開示されているようにダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４と、送信時と受信時に負電源と正電源とを切り替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２を用いて構成にし、送信時にはダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４を非導通状態にして、高圧の送信信号が受信回路４２Ｂに入力されないように保護し、受信時にはダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４を導通状態にして受信信号が受信回路４２Ｂに入力されるようにしても良い。

本実施形態においては、上記のように送信回路４１Ｂと受信回路４２Ｂは、ｃＭＵＴ１１Ａに対しても送信信号を生成する送信回路と、受信信号に対する信号処理を行う受信回路として（兼用して）使用できるようにしている。
また、第２の観測装置３Ｂのコネクタ受け１６Ｂは、コネクタ端子Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ７にそれぞれ接続されるコネクタ受け端子Ｒ１，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ７を有する。
また、受信回路４２Ｂにより生成された超音波断層像の映像信号は、モニタ４６に出力され、モニタ４６の表示面には振動子１１Ｂ又はｃＭＵＴ１１Ａによる超音波の送受により生成された被検体の超音波断層像が表示される。
また、第２の観測装置３Ｂに設けたスイッチ制御回路４７Ｂは、コネクタ受け端子Ｒ４を介して、コネクタ端子Ｐ４に接続される。
このスイッチ制御回路４７Ｂは、図２に示したスイッチ制御回路３３と同じ構成であるが、スイッチ３３ａはプルアップ抵抗Ｒｂを介して電源端Ｖｄｄに接続され、コネクタ受け端子Ｒ４及びコネクタ端子Ｐ４にはＨレベルのスイッチ制御信号が印加されるように設定される。

つまり、図４に示すようにスイッチ制御回路４７Ｂは、バイアススイッチ２５をＯＮにするように制御する。
そして、この場合には、送信回路４１Ｂからの送信信号は、送受分離回路４３Ｂを経てコネクタ９Ａ内に送信され、コネクタ９Ａ内のコンデンサ２３を経た後のバイアス電圧重畳回路２２において、コネクタ９Ａ内に設けたバイアス電圧用電源回路２４によるバイアス電圧が重畳されてｃＭＵＴ１１Ａに印加される。
また、ｃＭＵＴ１１Ａにより超音波を受信した受信信号にもコネクタ９Ａ内に設けたバイアス電圧用電源回路２４によるバイアス電圧が重畳されており、この受信信号はコンデンサ２３においてバイアス電圧がカットされた後、第２の観測装置３Ｂ内入力する。第２の観測装置３Ｂ内において、受信信号は送受分離回路４３Ｂを経て受信回路４２Ｂに入力され、受信回路４２Ｂは受信信号に対する信号処理を行い映像信号を生成してモニタ４６に出力する。

この様な構成の超音波診断システム１は、静電容量型振動子としてのｃＭＵＴ１１Ａを搭載した超音波プローブとしての第１の超音波プローブ２Ａと、前記静電容量型振動子に超音波を発生させるための送信信号を発生する送信回路４１Ｂ、超音波の受信により前記静電容量型振動子から出力される受信信号に対する信号処理を行う受信回路４２Ｂ、及び前記送信信号と前記受信信号との分離を行う送受分離回路４３Ｂ、を内蔵した超音波観測装置としての第２の観測装置３Ｂと、前記第２の観測装置３Ｂの外部の前記超音波プローブに内蔵され、前記静電容量型振動子に印加するバイアス信号を生成するための充電可能な二次電池２４ａを備え、前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧用電源回路２４及び前記超音波観測装置の外部に出力される前記送信信号と前記超音波観測装置の内部に入力される前記受信信号に前記バイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部としてのバイアス電圧重畳回路２２、を備えるバイアス電圧発生装置２１と、を備えることを特徴とする。

また、第１の超音波プローブ２Ａ内に設けたバイアス電圧発生装置２１は、静電容量型振動子としてのｃＭＵＴ１１Ａを用いて被検体との間で超音波の送受信を行うために送信信号を発生する送信回路４１Ｂと受信信号に対する処理を行う受信回路４２とを内蔵した超音波観測装置としての第２の観測装置３Ｂと共に前記第２の観測装置３Ｂの外部に配置されて使用されるバイアス電圧発生装置２１であって、前記静電容量型振動子に印加するバイアス電圧を生成するための充電可能な二次電池２４ａを備え、前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧用電源回路２４と、前記超音波観測装置から出力される前記送信信号と前記超音波観測装置に入力される前記受信信号に前記バイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部としてのバイアス電圧重畳回路２２と、を備えることを特徴とする。

なお、上述した構成においては、バイアス電圧発生装置２１は、ｃＭＵＴ１１Ａを搭載した第１の超音波プローブ２Ａの内部に配置された構成を示しているが、後述する図８の構成においてはｃＭＵＴ１１Ａを搭載した第１の超音波プローブ２Ａ″の外部で、この第１の超音波プローブ２Ａ″に着脱自在となる構成となる。
次に本実施形態の動作を説明する。第１の超音波プローブ２Ａを用いて超音波診断を行う前に、図２に示すようにバイアス電圧発生装置２１のバイアス電圧用電源回路２４をバイアス電圧充電器４に接続して二次電池２４ａを充電された状態にする。
本実施形態においては、バイアス電圧発生装置２１は、第１の超音波プローブ２Ａ内に設けているので、図２に示すように第１の超音波プローブ２Ａをバイアス電圧充電器４に接続して、第１の超音波プローブ２Ａ内に設けたバイアス電圧発生装置２１のバイアス電圧用電源回路２４の二次電池２４ａを充電する。

図２に示すように接続してバイアス電圧用電源回路２４を充電し、ＬＥＤの点灯などにより充電を完了させることができる。このように充電が完了後に、第１の超音波プローブ２Ａを第２の観測装置３Ｂに接続して超音波の送受信を行い、超音波診断を行うことができる。具体的には図１又は図４に示すように第１の超音波プローブ２Ａを第２の観測装置３Ｂに接続する。
この場合、送信回路４１Ｂの送信信号は、送受分離回路４３Ｂを経て、コネクタ９Ａ内のコンデンサ２３を通り、バイアス電圧重畳回路２２において、バイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が重畳されて、ｃＭＵＴ１１Ａの電極に印加される。

ｃＭＵＴ１１Ａは、空洞に対向する両側の電極間にバイアス電圧が重畳された状態で送信信号が印加されることにより、空洞に対向する一方の膜が振動して、被検体４８（図１参照）側に超音波を送信する。また、被検体４８側で反射され、ｃＭＵＴ１１Ａで受信した受信信号は、バイアス電圧用電源回路２４からのバイアス電圧が重畳された状態でコンデンサ２３を経て第２の観測装置３Ｂ内に入力する。
第２の観測装置３Ｂ内において受信信号は、送受分離回路４３Ｂを経て受信回路４２Ｂに入力され、受信回路４２Ｂは受信信号に対する信号処理を行い映像信号を生成してモニタ４６に出力し、モニタ４６の表示面には超音波断層像が表示される。術者は、超音波断層像を観察して、患部等を診断する。

図５は、タイミング図を示し、横軸はｔを示す。第１の超音波プローブ２Ａを第２の観測装置３Ｂに接続して、バイアス電圧発生装置２１の図示しない電源スイッチをＯＮすると共に、第２の観測装置３Ｂの図示しない電源スイッチをＯＮすることにより、バイアス電圧用電源回路２４は、図５（Ａ）に示すようなバイアス電圧Ｖbiasを出力し、このバイアス電圧Ｖbiasはバイアス電圧重畳回路２２により信号線１８ａに印加される。
また、第２の観測装置３Ｂ内の送信回路４１Ｂは、図５（Ｂ）に示すようなパルス状の送信信号を短い送信期間Ｔｓ出力し、この送信信号はバイアス電圧重畳回路２２によりバイアス電圧Ｖbiasが重畳された状態でｃＭＵＴ１１Ａに印加され、超音波を送信する。

図５（Ｃ）に示すよう送信期間Ｔｓ後の受信期間Ｔｒになると、受信回路４２Ｂが動作状態となり、ｃＭＵＴ１１Ａで受信した受信信号に対する信号処理を行う。
なお、ｃＭＵＴ１１Ａは、モータ１４の回転に同期して機械的に回転駆動されるため、超音波が送受信される方向が順次変化する。このように送信と受信を繰り返すことにより、受信回路４２Ｂは、ラジアル走査した場合の１フレーム分の画像データを取得する。そして、１フレーム分の画像データから生成される超音波断層像がモニタ４６で表示される。
第１の超音波プローブ２Ａを、圧電素子用の第２の観測装置３Ｂに接続して、超音波を送受信する動作を説明したが、図３において説明したように第１の超音波プローブ２Ａを、第１の観測装置３Ａに接続して、超音波を送受信することもできる。
従って、本実施形態によれば、圧電素子用の超音波観測装置（つまり、第２の観測装置３Ｂ）を用いた場合にも超音波診断（又は超音波観測）に利用できるバイアス電圧発生装置及び超音波診断システムを提供できる。

上述の構成は、機械走査方式の超音波診断システム１に関して説明したが、以下のように電子走査方式の超音波診断システム１′を構成することもできる。
図６は、第１の実施形態の第１変形例の電子走査方式の超音波診断システム１′の構成を示す。この超音波診断システム１′は、図１の超音波診断システム１において以下のように一部を変更した構成にしている。
本変形例における第１及び第２の超音波プローブ２Ａ′，２Ｂ′は、図１の第１及び第２の超音波プローブ２Ａ，２Ｂにおいてモータ１４，フレキシブルシャフト１２，スリップリング１３を有しない。また、第１の超音波プローブ２Ａ′は、図１における１つのｃＭＵＴ１１Ａの代わりに、先端部１０Ａの内周面に沿って配置された複数のｃＭＵＴ１１―１，１１―２，…，１１−ｍを有するＣＭＵＴアレイ１１′を有し、各ｃＭＵＴ１１―ｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）（の電極）は、その近傍に配置された振動子選択手段としてのマルチプレクサ５１に接続されている。

マルチプレクサ５１は、このマルチプレクサ５１に印加される選択信号により、信号線１８ａと接続されるｃＭＵＴ１１―ｊを順次選択することができるようになっている。
第１の観測装置３Ａ′内の制御回路５３又は第２の観測装置３Ｂ′内の制御回路５３Ｂは選択信号を出力し、該選択信号は、コネクタ受け端子Ｒ１′、コネクタ端子Ｐ１′を経て第１の超音波プローブ２Ａ′内に挿通された信号線５４を経てマルチプレクサ５１の振動子選択端子に印加される。
また制御回路５３は、選択信号に同期して第１の観測装置３Ａ′内の送信回路４１，受信回路４２の動作を制御する。

また、第２の超音波プローブ２Ｂ′は、図１の１つの圧電素子により構成される振動子１１Ｂの代わりに、先端部１０Ｂの内周面に沿って配置された複数の振動子１１Ｂ―１，１１Ｂ―２，…，１１Ｂ−ｍを有するｃＭＵＴアレイ１１Ｂ′を有し、各振動子１１Ｂ―ｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）（の電極）は、その近傍に配置された振動子選択手段としてのマルチプレクサ５１Ｂに接続されている。マルチプレクサ５１Ｂは、このマルチプレクサ５１Ｂに印加される選択信号により、信号線１８ｂと接続される振動子１１Ｂ―ｊを順次選択することができるようになっている。
第２の超音波プローブ２Ｂ′を第２の観測装置３Ｂ′に接続した場合、第２の観測装置３Ｂ′内の制御回路５３Ｂは選択信号を出力し、該選択信号を、第２の超音波プローブ２Ｂ′内に挿通された信号線５４Ｂを経てマルチプレクサ５１Ｂの振動子選択端子に印加する。

また、制御回路５３Ｂは、選択信号に同期して第２の観測装置３Ｂ′内の送信回路４１Ｂ，受信回路４２Ｂの動作を制御する。
また、第１の超音波プローブ２Ａ′を第２の観測装置３Ｂ′に接続した場合、第２の超音波プローブ２Ｂ′を接続した場合と同様に、制御回路５３Ｂは、選択信号を出力する。なお、図６に示すように第１の観測装置３Ａ′及び第２の観測装置３Ｂ′は、モータ駆動回路１７を有しない。その他の構成は、図１に示した構成と同様の構成である。
本変形例の動作は、図５に示すタイミングにおいて、さらに選択信号により、送受信に使用されるｃＭＵＴが順次切り替わるものとなる。つまり、本変形例のタイミングは図７に示すようになる。なお、図７（Ａ）−図７（Ｃ）は、図５（Ａ）−図５（Ｃ）と同様である。

第２の観測装置３Ｂ′内の制御回路５３Ｂは、図７（Ｄ）に示すように最初となる第１の送信期間Ｔｓ及び第１の受信期間Ｔｒにおいては、第１のｃＭＵＴ１１−１を選択する選択信号Ｓｅ１を出力し、第１のｃＭＵＴ１１−１は、第１の送信期間Ｔｓ及び第１の受信期間Ｔｒにおいて送受信に使用される。なお、図７に示すように選択信号Ｓｅ１、Ｓｅ２等を出力するタイミングを送信期間Ｔｓ（送信信号）より僅かに先行させても良い。
制御回路５３Ｂは、第１の送信期間Ｔｓ及び第１の受信期間Ｔｒが終了すると、次となる第２の送信期間Ｔｓ及び第２の受信期間Ｔｒにおいては、第２のｃＭＵＴ１１−２を選択する選択信号Ｓｅ２を出力し、第２のｃＭＵＴ１１−２は、第２の送信期間Ｔｓ及び第２の受信期間Ｔｒにおいて送受信に使用される。

このような動作が繰り返され、受信回路４２Ｂは、電子走査（電子ラジアル走査）した場合の１フレーム分の画像データを取得する。そして、１フレーム分の画像データから生成される超音波断層像がモニタ４６で表示される。本変形例は、第１の実施形態と同様の効果を有する。
なお、上述した第１の実施形態においては、バイアス電圧発生装置２１を第１の超音波プローブ２Ａの内部に設けた構成を示したが、図８に示すように第１の超音波プローブ２Ａが着脱自在となる筐体６０内部にバイアス電圧発生装置２１Ａを設ける構成にしても良い。
図８に示す第２変形例においては、例えば図４に示したコネクタ９Ａにおいて、このコネクタ９Ａの基端側で２体に分離して超音波プローブ２Ａ″側のコネクタ９Ｃと、このコネクタ９Ｃが着脱自在のコネクタ受け６０Ａを有するバイアス電圧発生装置２１Ａを内蔵した筐体６０に分離している。

この筐体６０は、図４に示したコネクタ９Ａにおいて、その基端側の構成以外は、実質的にコネクタ９Ａと同じ構成となる。
つまり、モータ１４に接続される信号線１５は、コネクタ９Ｃ側のコネクタ端子Ｐ８と、該コネクタ端子Ｐ８が接触することにより導通する筐体６０のコネクタ受け６０Ａのコネクタ受け端子Ｒ８とで着脱自在となる。
また、ｃＭＵＴ１１Ａに接続される信号線１８ａは、超音波プローブ２Ａ″側のコネクタ９Ｃ側のコネクタ端子Ｐ９と、該コネクタ端子Ｐ９が接触することにより導通する筐体６０のコネクタ受け６０Ａのコネクタ受け端子Ｒ９とで着脱自在となる。

なお、筐体６０におけるコネクタ端子Ｐ１−Ｐ７が第１又は第２の観測装置３Ａ、３Ｂのコネクタ受け１６Ａ，１６Ｂや、バイアス電圧充電器４に接続される構造は、第１の実施形態で説明した構造と同じである。
なお、図８は、第１の実施形態に適用した場合のバイアス電圧発生装置２１Ｂの場合の構成を示しているが、図６の構成に対しても第２変形例を適用することもできる。図９は、図６に示した電子走査方式の場合に適用した場合の第３変形例のバイアス電圧発生装置２１Ｂの構成を示している。
図９は、図８において信号線１５を信号線５４に置換した構成と同じとなる。なお信号線５４の先端は、コネクタ受け端子Ｒ８と接触して導通するコネクタ端子Ｐ８を経てマルチプレクサ５１に接続され、信号線５４の後端はコネクタ端子Ｐ１′と接触して導通するコネクタ受け端子Ｒ１′を経て、第２の観測装置３Ｂ内の制御回路５３Ｂに接続される。
図８又は図９の構成の場合には、バイアス電圧発生装置を有しないｃＭＵＴ１１Ａ又はｃＭＵＴ１１′を搭載した超音波プローブ２Ａ″に対しても、該超音波プローブ２Ａ″と第２の観測装置３Ｂとの間にバイアス電圧発生装置２１Ａを内蔵した筐体６０を用いることにより、超音波の送受信による超音波診断又は超音波観測が可能になる効果を有する。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の超音波診断システムは、図１の超音波診断システム１において、さらに図１０に示す第１の超音波プローブ２Ｄを備えた構成となる。本実施形態においては、充電レベル検出回路２６の充電レベルの検出信号（検出情報）に基づいて、受信信号を増幅するゲインを可変するゲイン可変アンプと、充電レベルを通知する充電レベル通知部とを備えた構成にしている。
この第１の超音波プローブ２Ｄは、図１における第１の超音波プローブ２Ａにおいて、そのコネクタ９Ａ内部に設けられた（例えば図４に示す）バイアス電圧発生装置２１とは異なるバイアス電圧発生装置２１Ｄを設けたコネクタ９Ｄを有する。

このバイアス電圧発生装置２１Ｄは、図４に示すバイアス電圧発生装置２１において、さらに充電レベル検出回路２６の充電レベルの検出信号によりゲインが可変されるゲイン可変アンプとしてのプリアンプ７１及び充電レベル通知回路７２と、信号線１８ａ上に設けた２つの送受分離回路７３Ａ，７３Ｂとを設けた構成となっている。なお、プリアンプ７１は、２つの送受分離回路７３Ａ，７３Ｂの間に配置され、送受分離回路７３Ａを経て受信信号が入力された場合に、その受信信号をゲイン１以上で増幅し、送受分離回路７３Ｂを経て、送受信端子となるコネクタ端子Ｐ６又はＰ５側に出力する。また、２つの送受分離回路７３Ａ，７３Ｂは、例えば図４の送受分離回路４３Ｂと同じ構成としても良い。

本実施形態の充電レベル検出回路２６は、第１の実施形態において説明した充電レベルの検出機能の他に、バイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が予め設定された適正なバイアス電圧範囲の下限値Ｖｔ１未満になったか否かを第１の比較回路２６ａを用いて検出すると共に、この下限値Ｖｔ１よりもさらに低い第２の電圧値Ｖｔ２以下になったか否かを検出する第２の比較回路２６ｂを有する。なお、第１の比較回路２６ａは、図１１（Ｃ）に示すように下限値Ｖｔ１と比較して下限値Ｖｔ１以上の場合にはＨレベルに対応する信号（例えばレベルＶｃの信号）を出力すると共に、下限値Ｖｔ１未満となった場合には、下限値Ｖｔ１未満のバイアス電圧に比例したレベルＶｄの第１の検出信号を出力する。
また、この充電レベル検出回路２６は、コネクタ端子Ｐ４に印加される信号レベルがＨ，Ｌのいずれであるか否か、換言するとバイアススイッチ２５をＯＮするＨレベルで有るか否か（またはコネクタ９Ｃが第２の観測装置３Ｂに接続されているか否か）を判定する第３の比較回路２６ｃを有する。

そして、コネクタ端子Ｐ４に印加される信号レベルがＨレベルの場合（つまり、コネクタ９Ｃに第２の観測装置３Ｂに接続されている場合）のみ、プリアンプ７１の動作を制御する。コネクタ端子Ｐ４に印加される信号レベルがＬレベルの場合には、プリアンプ７１の動作の制御を行わない。
バイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が予め設定された適正なバイアス電圧範囲の下限値Ｖｔ１未満になると、ｃＭＵＴ１１Ａにより受信して生成する受信信号の感度が適正なバイアス電圧範囲の場合よりも低下する。
このため、本実施形態においては充電レベル検出回路２６は、バイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が下限値Ｖｔ１未満になった場合には、適正なバイアス電圧範囲の場合のゲイン１よりも、プリアンプ７１のゲインを１より大きくなるようにゲイン制御端子に印加する電圧を変化させる。そして、本実施形態は、バイアス電圧の適正な範囲以下に低下した場合の受信信号に対する感度低下を、プリアンプ７１のゲイン増大で補うようにしている。

また、充電レベル検出回路２６は、バイアス電圧用電源回路２４の充電レベルの検出信号を充電レベル通知回路７２に出力し、充電レベル通知回路７２は、充電レベルを表示器で表示することにより、ユーザに充電レベルを通知する。
また、充電レベル検出回路２６は、バイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が第２の電圧値Ｖｔ２以下になった場合には、第２の検出信号を充電レベル通知回路７２に出力する。充電レベル通知回路７２は、第２の検出信号が入力されると、充電レベルの表示と共に、充電を促す内容を表示して、ユーザに充電を促す内容を通知する。
なお、本実施形態においては、コネクタ９Ｄが第１の観測装置３Ａに接続された場合には、第１の観測装置３Ａのバイアス電圧発生回路４９は常時適正な範囲内のバイアス電圧を出力するため、プリアンプ７１による感度補正を行わない構成にしている。

その他の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。次に本実施形態の動作を説明する。本実施形態は、第１の超音波プローブ２Ａを用いた場合には、第１の実施形態と同様の動作となるためその説明を省略し、第１の超音波プローブ２Ｄを用いた場合の主要な動作を説明する。また、第１の超音波プローブ２Ｄを第２の観測装置３Ｂに接続して超音波の送受信を行う場合を説明する。
図１１はこの場合における動作説明用のタイミング図を示す。図１１における横軸は時間ｔを示し、バイアス電圧発生装置２１Ｄ等の動作が時間ｔ０において開始したとする。

図１１（Ａ）に示すようにコネクタ端子Ｐ４は、時間ｔ０以降、Ｈレベルとなり、バイアススイッチ２５がＯＮすると共に、充電レベル検出回路２６は、プリアンプ７１と充電レベル通知回路７２の動作を制御する動作を行う。
バイアス電圧用電源回路２４が図１１（Ｂ）に示すように適正な範囲のバイアス電圧を出力している期間Ｔ１においては、充電レベル検出回路２６の第１の比較回路２６ａは、図１１（Ｃ）に示すように一定レベルＶｃの第１の検出信号をプリアンプ７１のゲイン制御端に印加する。この状態においては、図１１（Ｄ）に示すようにプリアンプ７１のゲインは１に設定される。
この状態においては、第１の超音波プローブ２Ａが第２の観測装置３Ｂに接続された第１の実施形態の場合と実質的に同じ動作となる。

また、充電レベル通知回路７２は、図１１（Ｆ）に示すように充電レベルを通知するために充電レベルを表示器で表示する。
バイアス電圧用電源回路２４の充電レベルが低下し、バイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が適正な範囲のバイアス電圧の下限値Ｖｔ１未満になる（その時間ｔ１）と、第１の比較回路２６ａは、図１１（Ｃ）に示すように下限値Ｖｔ１からの低下の割合に比例して変化するレベルＶｄの第１の検出信号をプリアンプ７１のゲイン制御端に印加（出力）する。
そして、プリアンプ７１は、一定レベルＶｃからの変化量に比例して大きくなる（１より大きい）ゲインで受信信号を増幅する動作状態となる。

さらにバイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が低下し、第２の電圧値Ｖｔ２以下になる（その時間ｔ２）と、第２の比較回路２６ｂが図１１（Ｅ）に示すように第２の検出信号（例えばＨレベル）を充電レベル通知回路７２に出力する。
充電レベル通知回路７２は第２の検出信号が入力されると、バイアス電圧用電源回路２４の充電レベルが、充電を要する程度に低下したことを表示器で警告表示し、ユーザに充電を促すように通知する。つまり、図１１（Ｆ）に示すように充電レベル通知回路７２は、警告表示による通知を行う。この警告表示により、ユーザは、充電すべき状態となったことを認識する。
なお、第１の超音波プローブ２Ｄを第１の観測装置３Ａに接続して超音波の送受信を行う場合には、プリアンプ７１は動作しないで、上記の説明と同様に充電レベル通知回路７２が動作する。

このように動作する本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果の他に、バイアス電圧用電源回路２４から出力されるバイアス電圧が適正な範囲のバイアス電圧の下限値Ｖｔ１未満になった場合にも、受信信号の感度低下を補正することができる。
なお、本実施形態の超音波診断システムは、図１の超音波診断システム１において、さらに超音波プローブ２Ｄを設けた場合で説明した。図６に示した超音波診断システム１Ｂにおいても図１０に示したバイアス電圧発生装置２１Ｄを設けた電子走査方式の超音波プローブを設けることが可能となる。
図１２は第２の実施形態の変形例の超音波診断システムにおける電子走査方式の第１の超音波プローブ２Ｅの主要部の構成を示す。本変形例の超音波診断システムは、図６に示す超音波診断システム１Ｂにおいて、さらに図１２に示す電子走査方式の第１の超音波プローブ２Ｅを備える。

この電子走査方式の第１の超音波プローブ２Ｅは、図１０の超音波プローブ２Ｄにおいて、信号線１５を信号線５４に置換し、コネクタ９Ｄをコネクタ９Ｅに置換している。この信号線５４の先端は、マルチプレクサ５１に接続され、後端はコネクタ端子Ｐ１′に接続される。その他は、図１０において説明した構成と同様である。そして、本変形例は、第２の実施形態と超音波の走査方式が異なることを除けば、第２の実施形態とほぼ同様の作用効果を有する。
また、図１０では、超音波プローブ２Ｄのコネクタ９Ｄ内に、バイアス電圧発生装置２１Ｄを設けた構成で示しているが、図４の構成を図８のように変形したのと同様の変形により、バイアス電圧発生装置２１Ｄを超音波プローブ２Ｄのコネクタが着脱自在となる構成にすることができる。また、図１２の超音波プローブ２Ｅにおいても同様に適用することができる。

なお、上述した実施形態等においては、第１の観測装置３Ａの超音波送受端子となるコネクタ受け端子Ｒ６と、第２の観測装置３Ｂの超音波送受端子となるコネクタ受け端子Ｒ５とにそれぞれ着脱自在となるコネクタ端子は、共通ではなく、２つのコネクタ端子Ｐ６とＰ５となる構成の場合で説明した。これに対して、図１３に示すように、切替スイッチ８１を設けることにより、コネクタ端子Ｐ５、Ｐ６を共通化した１つのコネクタ端子Ｐ５６にしても良い。図１３は図１０の超音波プローブ２Ｄの変形例の超音波プローブ２Ｆの構成例を示す。
この超音波プローブ２Ｆは、図１０の超音波プローブ２Ｄのコネクタ９Ｄにおいて、コネクタ端子５と送受分離回路７３ｂとの間に信号線上に切替スイッチ８１を設けて、コネクタ端子５をコネクタ端子５６とするコネクタ９Ｆを有する。

また、コネクタ端子５６を切替スイッチ８１の共通接点ｃに接続し、送受分離回路７３Ｂと、バイアス電圧重畳回路２２とコンデンサ２３との接続点から（図１０における）コネクタ端子Ｐ６に至る信号線を接点ａと接点ｂとにそれぞれ接続し、コネクタ端子Ｐ４の信号レベルによって切替スイッチ８１の切替を制御する。
具体的には、コネクタ端子Ｐ４に印加される信号レベルがバイアススイッチ２５をＯＮするＨレベル、つまり、コネクタ９Ｆに第２の観測装置３Ｂが接続される状態であると、共通接点ｃを接点ａと導通させ、コネクタ端子Ｐ４に印加される信号レベルがＬレベルである、つまり、コネクタ９Ｆに第１の観測装置３Ａが接続される状態であると、共通接点ｃを接点ｂと導通させる。

また、図１３においてはコネクタ端子６を有しない。また、コネクタ端子Ｐ５６には、図１又は図４等に示した第２の観測装置３Ｂのコネクタ受け端子Ｒ５が着脱自在に接続されると共に、、図１又は図３等に示した第１の観測装置３Ａのコネクタ受け端子Ｒ６が着脱自在に接続される。
その他の構成は、図１０等において説明した構成と同様である。本変形例によれば、共通化したコネクタ端子５６を、第１の観測装置３Ａ及び第２の観測装置３Ｂの各超音波送受信端子に接続することができる。従って、コネクタ端子数を削減できる。なお、図１３は、図１０の構成の場合に適用しているが、第１の実施形態及び第２の実施形態等にも同様に適用することができる。

なお、上述した変形例の場合を含む実施形態における構成は、図示した構成の場合に限定されるものでない。また、図１，図６等において説明した超音波診断システム１，１Ｂにおいて、必要に応じて、構成要素を削減した構成の場合も本発明に属する。例えば、図１に示した超音波診断システム１において、第２の超音波プローブ２Ｂを有しない構成で超音波診断システム１を構成することもできる。
また、図１に示した超音波診断システム１において、第１の観測装置３Ｂを有しない構成で超音波診断システム１を構成することもできる。図１の構成の場合に述べたが、図６の構成においても、同様である。
また、上述した構成例においては、超音波プローブ２Ａ′、２Ｂ′等、超音波プローブ内部にマルチプレクサ５１及び５１Ｂを設けた場合で説明したが、超音波プローブ内部に設ける代わりに観測装置３Ａ′，３Ｂ′等の観測装置内部に設けるようにしても良い。この場合には、バイアス電圧用電源回路２４によるバイアス電圧を（スイッチ制御信号でＯＮ／ＯＦＦ制御される）バイアススイッチ２５を介して各ｃ−ＭＵＴ１１−ｊにそれぞれ接続される信号線に重畳する構成にすれば良い。
また、上述した実施形態及び変形例を部分的に組み合わせて構成される実施形態等も本発明に属する。

本出願は、２０１２年１１月１６日に日本国に出願された特願２０１２―２５２４２７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (15)

1. 静電容量型振動子を用いて被検体との間で超音波の送受信を行うために送信信号を発生する送信回路と受信信号に対する処理を行う受信回路とを内蔵した超音波観測装置と共に前記超音波観測装置の外部に配置されて使用されるバイアス電圧発生装置であって、
   前記静電容量型振動子に印加するバイアス電圧を生成するための充電可能な二次電池を備え、前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧用電源回路と、
   前記超音波観測装置の外部に出力された前記送信信号に前記バイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部と、
   前記バイアス電圧用電源回路を構成する前記二次電池の充電レベルを検出する充電レベル検出部と、
   前記充電レベル検出部により検出した充電レベルに基づいて、前記受信信号のゲインを増大するゲイン可変アンプと、
   を備えることを特徴とするバイアス電圧発生装置。
2. 前記バイアス電圧発生装置は、前記静電容量型振動子を搭載した超音波プローブ内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバイアス電圧発生装置。
3. 前記バイアス電圧発生装置は、前記静電容量型振動子を搭載した超音波プローブと前記超音波観測装置とに着脱自在に接続されることを特徴とする請求項１に記載のバイアス電圧発生装置。
4. 前記バイアス電圧発生装置は、さらに前記バイアス電圧用電源回路により発生した前記バイアス電圧の前記バイアス電圧重畳部への重畳のＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチと、前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦの制御を、外部から行う制御端子とを備えることを特徴とする請求項１に記載のバイアス電圧発生装置。
5. 前記バイアス電圧用電源回路は、前記二次電池と、前記二次電池の直流電圧を昇圧して前記バイアス電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータとを有することを特徴とする請求項１に記載のバイアス電圧発生装置。
6. 前記バイアス電圧発生装置は、前記プローブにおける前記超音波観測装置に着脱自在に接続されるコネクタ内に配置されることを特徴とする請求項２に記載のバイアス電圧発生装置。
7. 前記バイアス電圧発生装置は、前記超音波観測装置のコネクタ受けの複数のコネクタ受け端子に着脱自在に接続される複数からなる第１のコネクタ端子を有すると共に、前記二次電池を充電する充電電圧を発生する充電器のコネクタ受けのコネクタ受け端子に着脱自在に接続される複数からなる第２のコネクタ端子を有することを特徴とする請求項２に記載のバイアス電圧発生装置。
8. 前記バイアス電圧発生装置は、更に該バイアス電圧発生装置に着脱自在に接続され、前記二次電池を充電する充電電圧を発生する充電器を有し、前記充電器は、該充電器が前記バイアス電圧発生装置に接続された場合、前記制御端子を介して前記スイッチをＯＦＦに設定するスイッチ制御回路を有することを特徴とする請求項４に記載のバイアス電圧発生装置。
9. 静電容量型振動子を搭載した超音波プローブと、
   前記静電容量型振動子に超音波を発生させるための送信信号を発生する送信回路、超音波の受信により前記静電容量型振動子から出力される受信信号に対する信号処理を行う受信回路、及び前記送信信号と前記受信信号との分離を行う送受分離回路を内蔵した超音波観測装置と、
   前記超音波プローブに内蔵又は着脱自在に接続され、前記静電容量型振動子に印加するバイアス信号を生成するための充電可能な二次電池を備え、前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧用電源回路、及び前記超音波観測装置の外部に出力された前記送信信号に前記バイアス電圧を重畳するバイアス電圧重畳部、を備えるバイアス電圧発生装置と、
   前記バイアス電圧用電源回路を構成する前記二次電池の充電レベルを検出する充電レベル検出部と、
   前記充電レベル検出部により検出した充電レベルに基づいて、前記受信信号のゲインを増大するゲイン可変アンプと、
   を備えることを特徴とする超音波診断システム。
10. 前記バイアス電圧発生装置は、さらに前記バイアス電圧用電源回路により発生した前記バイアス電圧の前記バイアス電圧重畳部への重畳のＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチと、前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦの制御を、前記バイアス電圧発生装置の外部から行う制御端子とを備えることを特徴とする請求項９に記載の超音波診断システム。
11. 更に、前記バイアス電圧発生装置により発生された前記バイアス電圧が重畳された受信信号が入力される前記超音波観測装置の他に、
    前記スイッチに対して、前記バイアス電圧の重畳をＯＦＦにするスイッチ制御信号を発生するスイッチ制御回路と、前記静電容量型振動子に超音波を発生させるための第２の送信信号を発生する第２の送信回路と、前記静電容量型振動子から出力される受信信号に対する信号処理を行う第２の受信回路と、前記第２の送信回路による送信信号及び前記第２の受信回路に入力される前記受信信号に重畳させる第２のバイアス電圧を発生し、かつ重畳させるバイアス電圧回路とを内蔵した第２の超音波観測装置を有することを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断システム。
12. 前記バイアス電圧用電源回路は、前記二次電池と、前記二次電池の直流電圧を昇圧して前記バイアス電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータとを有することを特徴とする請求項９に記載の超音波診断システム。
13. 更に前記バイアス電圧発生装置に着脱自在に接続され、前記二次電池を充電する充電電圧を発生する充電器を有し、前記充電器は、該充電器が前記バイアス電圧発生装置に接続された場合、前記制御端子を介して前記スイッチをＯＦＦに設定するスイッチ制御回路を有することを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断システム。
14. 前記超音波プローブは、前記静電容量型振動子による超音波の走査を機械的に行う機械走査方式の超音波プローブにより構成されることを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断システム。
15. 前記超音波プローブは、前記静電容量型振動子として複数からなる静電容量型振動子アレイを有し、前記静電容量型振動子アレイを駆動して超音波の走査を電子的に行う電子走査方式の超音波プローブにより構成されることを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断システム。

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