JP6038735B2 - 超音波診断装置及び超音波プローブ - Google Patents

超音波診断装置及び超音波プローブ Download PDF

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Description

本発明の実施形態は超音波診断装置及び超音波プローブに関する。
超音波診断装置は、複数の超音波振動子を備えた超音波プローブによって被検体内に超音波を送信し、その被検体からの反射波（超音波エコー）に基づいて、被検体内の断層像データや３次元画像データなどを生成する。
超音波診断装置では、トランスの１次巻線に電源を接続して電圧を印加することによって、２次巻線に誘起される電圧により超音波振動子を駆動させる構成をとる場合がある。このような構成とすることで、１次側巻線へ印加される電流の方向を切り替えることにより、２次側巻線に誘起されるパルスの極性を反転させることが可能となる。この構成の超音波診断装置は、プラス電圧信号、該プラス電圧信号の極性が反転したマイナス電圧信号、及びゼロ電圧信号の３レベルの電圧信号を送信信号として超音波振動子へ出力する。また、このような構成の超音波診断装置は、２次巻線に誘起されるパルスのパルス幅を多様に制御することによって、超音波の周波数特性を制御する。
また、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及びリニアアンプを用いて電圧信号の電圧レベルを多様に制御することによって超音波の周波数特性を制御する構成の超音波診断装置が知られている。
特開２０１０−８１９６６号公報
しかしながら、パルス幅を多様に制御するためには、高いクロック周波数が必要とされる。また、送信信号の立ち上がり特性の影響により、広いパルス幅の送信信号と狭いパルス幅の送信信号とを同等の振幅で超音波振動子へ出力することが困難であった。
また、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及びリニアアンプを用いると、大きな規模の送信回路が必要とされる。この場合、コストが高く、消費電力が大きくなるという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、小さな規模の送信回路から多様な電圧レベルの送信信号を超音波振動子へ出力することができる超音波診断装置及び超音波プローブを提供することである。
実施形態の超音波診断装置は、トランスと、正電圧電源と、負電圧電源と、切替部とを有する。トランスは、１次巻線及び２次巻線を備え、２次巻線に発生した電圧に基づいて超音波振動子を駆動する。正電圧電源は、グランドが有する基準電位とは異なる第１の電位で基準電位との電位差を生じさせる。負電圧電源は、基準電位及び第１の電位とは異なる第２の電位で基準電位との電位差を生じさせる。切替部は、正電圧電源及び負電圧電源のうち少なくとも１つと１次巻線との接続経路を、１次巻線の一端に正電圧電源を接続し１次巻線の他端に負電圧電源を接続する第１の接続経路、他端に正電圧電源を接続し一端に負電圧電源を接続する第２の接続経路、又は正電圧電源若しくは負電圧電源とグランドとを１次巻線を介して接続させるグランド接続経路に切り替える。
また、実施形態の超音波プローブは、超音波振動子と、トランスと、正電圧電源と、負電圧電源と、切替部とを有する。トランスは、１次巻線及び２次巻線を備え、２次巻線に発生した電圧に基づいて超音波振動子を駆動する。正電圧電源は、グランドが有する基準電位とは異なる第１の電位で基準電位との電位差を生じさせる。負電圧電源は、基準電位及び第１の電位とは異なる第２の電位で基準電位との電位差を生じさせる。切替部は、正電圧電源及び負電圧電源のうち少なくとも１つと１次巻線との接続経路を、１次巻線の一端に正電圧電源を接続し１次巻線の他端に負電圧電源を接続する第１の接続経路、他端に正電圧電源を接続し一端に負電圧電源を接続する第２の接続経路、又は正電圧電源若しくは負電圧電源とグランドとを１次巻線を介して接続させるグランド接続経路に切り替える。
実施形態に係る超音波診断装置の構成を表すブロック図。 実施形態の送信回路の構成を表す回路図。 実施形態の送信回路の構成を表す回路図。 実施形態に係る超音波診断装置の動作例を表すタイミングチャート。 実施形態の送信回路の構成を表す回路図。 実施形態に係る超音波診断装置の動作例を表すタイミングチャート。 実施形態の送信回路の構成を表す回路図。 実施形態に係る超音波診断装置の動作例を表すタイミングチャート。 実施形態の送信回路の構成を表す回路図。 実施形態に係る超音波診断装置の動作例を表すタイミングチャート。 実施形態の送信回路の構成を表す回路図。 実施形態に係る超音波診断装置の動作例を表すタイミングチャート。 実施形態に係る超音波プローブの構成を表すブロック図。
〈第１の実施形態〉
［構成］
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を表すブロック図である。超音波診断装置は、本体部１と、超音波プローブ２と、表示部３と、操作部４とを有する。
（本体部１）
本体部１は、送信回路１０と、送信制御部１１と、受信回路１２と、受信遅延部１３と、加算部１４と、信号処理部１５と、画像生成部１６と、表示制御部１７と、システム制御部１８とを有する。
（送信回路１０）
送信回路１０は、超音波振動子２０ごとに設けられる。図２及び図３は、この実施形態の送信回路１０の構成を表す回路図である。図２の端子ＴＥと図３の端子ＴＥとは接続されている。送信回路１０は、トランスＴＲと、正電圧電源Ｖ１と、負電圧電源Ｖ２と、切替部とを含んで構成される。トランスＴＲは１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２を備える。本明細書において、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２のプラス側をそれぞれの巻線の巻始め側とする。同様に、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２のマイナス側をそれぞれの巻線の巻終わり側とする。また、１次巻線Ｌ１のプラス側の端を一端とし、１次巻線Ｌ１のマイナス側の端を他端とする。トランスＴＲは、２次巻線Ｌ２に発生した電圧に基づく送信信号を超音波振動子２０へ出力して超音波振動子２０を駆動する。正電圧電源Ｖ１は、グランドより高い電圧の電圧源である。また、正電圧電源Ｖ１は、電流を吐き出す。負電圧電源Ｖ２は、グランドより低い電圧の電圧源である。また、負電圧電源Ｖ２は、電流を吸い込む。なお、例えば送信信号のオーバーシュートを低減するため、トランスＴＲにおいて、抵抗器Ｒ１が１次巻線Ｌ１に対して並列に設けられ、抵抗器Ｒ２が２次巻線Ｌ２に対して並列に設けられてもよい。
切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、他端に正電圧電源Ｖ１を接続し一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、一端と他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。グランド接続経路は、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、グランドの順に対して電流が順方向となる第１のグランド接続経路を含む。
切替部は、正電圧側スイッチと、負電圧側スイッチと、グランド側スイッチとを有する。正電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと正電圧電源Ｖ１との間に設けられたスイッチである。この実施形態におけるスイッチＳ１とスイッチＳ２とが正電圧側スイッチに相当する。負電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと負電圧電源Ｖ２との間に設けられたスイッチである。この実施形態におけるスイッチＳ３とスイッチＳ４とが負電圧側スイッチに相当する。グランド側スイッチは、１次巻線Ｌ１の他端とグランドとの間に設けられたスイッチである。この実施形態におけるスイッチＳ５がグランド側スイッチに相当する。
正電圧側スイッチ（スイッチＳ１、スイッチＳ２）は、オン時に正電圧電源Ｖ１側から１次巻線Ｌ１側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。負電圧側スイッチ（スイッチＳ３、スイッチＳ４）は、オン時に１次巻線Ｌ１側から負電圧電源Ｖ２側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタあり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。グランド側スイッチ（スイッチＳ５）は、第１のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の他端とグランドとの間に設けられる。また、グランド側スイッチは、オン時に１次巻線Ｌ１の他端側からグランド側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。
スイッチＳ１のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ１のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続される。また、スイッチＳ２のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ２のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続される。スイッチＳ３のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ３のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ４のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ４のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ５のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ５のソースにはグランドが接続される。
スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、及びスイッチＳ５のそれぞれのゲートは、送信制御部１１に接続される。切替部は、送信制御部１１から制御信号を受け、これらスイッチを個別にオン・オフすることによって、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、第１の接続経路、第２の接続経路、第３の接続経路、又は第１のグランド経路に切り替える。
ここで、本明細書では、超音波振動子２０へ送られる送信信号の電圧レベルについて、接続経路毎に説明する。また、正電圧電源Ｖ１の電圧を「Ｖ１１」とし、負電圧電源Ｖ２の電圧を「Ｖ２１」とし、「Ｖ１１」の絶対値は「Ｖ２１」の絶対値より大きい例について説明する。また、トランスＴＲでは、１次巻線Ｌ１の電圧のｋ倍の電圧が２次巻線Ｌ２に発生する例について説明する。
切替部が、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ５をオフ状態として、接続経路を第１の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ１及びスイッチＳ５をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ４をオフ状態として、接続経路を第１のグランド経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ５をオフ状態として、接続経路を第３の接続経路に切り替えたとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ５をオフ状態として、接続経路を第２の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。なお、該送信信号は、接続経路が第１の接続経路であるときの送信信号に対して極性が反転した信号である。このような接続経路の切替によって、送信回路１０は４レベルの電圧の送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる。
なお、送信回路１０は、第１のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ５）と１次巻線Ｌ１の他端との間に設けられ１次巻線Ｌ１の他端からグランドへの方向を順方向とするダイオードＤ５をさらに有してもよい。それにより、ダイオードＤ５は、スイッチＳ５を逆電圧から保護する。
また、超音波振動子２０には、２次巻線Ｌ２の一端と受信回路１２とが接続されている。超音波振動子２０と２次巻線Ｌ２の一端と受信回路１２とのそれぞれに接続された配線の接続部を接続点Ｐ１とする。また、２次巻線Ｌ２の他端はグランドに接続されている。２次巻線Ｌ２の一端と接続点Ｐ１との間に、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とによって構成されるダイオードスイッチが設けられる。ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは、一方のアノード端子と他方のカソード端子とが同じ配線に接続されるように設けられる。
ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは、受けた信号の振幅が、閾値以上の振幅であるときにオン状態になり信号を通過させ、閾値未満の振幅であるときにオフ状態になり信号を遮断する。通常、超音波振動子２０へ送られる送信信号の振幅は、超音波振動子２０から出力されるエコー信号の振幅より大きい。ダイオードＤ１とダイオードＤ２との閾値は、送信信号の振幅とエコー信号の振幅との間の値である。それにより、送信信号は、ダイオードスイッチを通過して超音波振動子２０へ送られる。また、エコー信号は、ダイオードスイッチに遮断され、受信回路１２へ送られる。
なお、接続点Ｐ１と受信回路１２との間に、リミッタ（図示せず）が設けられてもよい。リミッタは定められた振幅以上の信号の通過を制限する。換言すると、リミッタは、定められた振幅未満の信号を通過させる。それにより、リミッタは、送信信号が受信回路１２へ送られることを防ぐ。
（送信制御部１１）
送信制御部１１は、切替部のスイッチＳ１のゲートＧ１、スイッチＳ２のゲートＧ２、スイッチＳ３のゲートＧ３、スイッチＳ４のゲートＧ４、及びスイッチＳ５のゲートＧ５のそれぞれへ制御信号を個別に出力し、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、及びスイッチＳ５を個別にオン・オフさせる。
（受信回路１２）
受信回路１２は、超音波振動子２０ごとに設けられる。受信回路１２は、図示しないプリアンプ回路とＡ／Ｄ変換器とを有する。プリアンプ回路は、超音波振動子２０から受けたエコー信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換し、受信遅延部１３へ出力する。
（受信遅延部１３）
受信遅延部１３は、受信回路１２から受けたデジタル信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与え、加算部１４へ出力する。
（加算部１４）
加算部１４は、遅延時間が与えられたデジタル信号を加算する。この加算によって、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。加算部１４は、加算したデジタル信号を受信信号として信号処理部１５へ出力する。
（信号処理部１５）
信号処理部１５は、Ｂモード処理部を有する。Ｂモード処理部は加算部１４から受信信号を受け、受信信号の振幅の映像化を行う。例えばＢモード処理部は、受信信号にバンドパスフィルタ処理を施し、そして信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。
また、信号処理部１５は、ドプラ処理部を有してもよい。ドプラ処理部は、受信信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を求め、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施すことによって、血流速度を表すドプラ周波数分布を生成する。
また、信号処理部１５は、ＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部を有してもよい。ＣＦＭ処理部は血流情報の映像化を行う。血流情報には、速度、分布、又はパワーなどの情報が含まれる。
信号処理部１５は、信号処理が施された受信信号（超音波ラスタデータ）を画像生成部１６へ出力する。
（画像生成部１６）
画像生成部１６は、信号処理が施された受信信号（超音波ラスタデータ）を信号処理部１５から受け、超音波画像データを生成する。画像生成部１６は、例えばＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）を有する。画像生成部１６は、走査線の信号列で表される信号処理後の受信信号を、直交座標系で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。例えば、画像生成部１６は、Ｂモード処理部によって信号処理が施された受信信号にスキャンコンバージョン処理を施して、被検体の組織の形態を表すＢモード画像データを生成する。画像生成部１６は、超音波画像データを表示制御部１７へ出力する。
（表示制御部１７）
表示制御部１７は、超音波画像データを画像生成部１６から受け、超音波画像データに基づく超音波画像を表示部３に表示させる。
（システム制御部１８）
システム制御部１８は、超音波診断装置の各部を制御する。システム制御部１８は、例えば、記憶装置と処理装置とを含んで構成される。記憶装置には、超音波診断装置の各部の機能を実行するためのコンピュータプログラムが記憶されている。処理装置は、これらコンピュータプログラムを実行することで、上記機能を実現する。
（超音波プローブ２）
超音波プローブ２は、被検体へ超音波を送り、被検体からの反射波を受ける。超音波プローブ２には、複数の超音波振動子２０が走査方向に１列に配置された１次元アレイプローブ、又は、複数の超音波振動子２０が２次元的に配置された２次元アレイプローブが用いられる。また、走査方向に１列に配置された複数の超音波振動子２０を、走査方向に直交する揺動方向に揺動させる機械式１次元アレイプローブが用いられてもよい。
（超音波振動子２０）
超音波振動子２０は、超音波プローブ２に複数設けられる。超音波振動子２０は、圧電素子と該圧電素子を挟む一対の電極とを含んで構成される。超音波振動子２０は、送信回路１０から送信信号を受け、受けた送信信号に基づく電圧が印加されることによって超音波を発生する。また、超音波振動子２０は、被検体からの反射波を受け、エコー信号を受信回路１２へ出力する。
（表示部３）
表示部３は、超音波画像を表示する。表示部３は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示デバイスで構成される。表示部３は、必ずしも超音波診断装置の一体として備えられる必要はなく、一般的なインターフェイスを介して表示制御部１７によって制御され、超音波画像を表示する構成でもよい。
（操作部４）
操作部４は、ユーザによる操作を受けて、この操作の内容に応じた信号や情報を装置各部に入力する。操作部４は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどによって構成される。また、操作部４は、必ずしも超音波診断装置の一体として備えられる必要はなく、一般的なインターフェイスを介して信号や情報を装置各部に入力する構成でもよい。
［動作］
図４は、この実施形態に係る超音波診断装置の送信回路１０の動作例を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、各スイッチのオン・オフ状態と送信信号の電圧レベルとの関係を表す。
時点Ｔ１から時点Ｔ２までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ５をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第１の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ２から時点Ｔ３までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ５をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ４をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第１のグランド経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ３から時点Ｔ４までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ５をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第３の接続経路に切り替えられる。このとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ４から時点Ｔ５までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ５をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第２の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
［効果］
この実施形態の超音波診断装置の効果について説明する。この実施形態の超音波診断装置は、トランスＴＲと、正電圧電源Ｖ１と、負電圧電源Ｖ２と、切替部とを有する。トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２を備え、２次巻線Ｌ２に発生した電圧に基づいて超音波振動子２０を駆動する。切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、他端に正電圧電源Ｖ１を接続し一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、一端と他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。また、グランド接続経路は、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、グランドの順に対して電流が順方向となる第１のグランド接続経路を含む。このように、この実施形態の超音波診断装置は、１つの正電圧電源Ｖ１及び１つの負電圧電源Ｖ２により構成される送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を出力する。それにより、小さな規模の送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈第１の実施形態の変形例１〉
［構成］
この変形例は、送信回路１０の切替部と送信制御部１１との構成が第１の実施形態に対して異なる。以下、異なる構成について説明する。図３及び図５は、この変形例の送信回路１０の構成を表す回路図である。図３の端子ＴＥと図５の端子ＴＥとは、接続されている。
切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、他端に正電圧電源Ｖ１を接続し一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、一端と他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。グランド接続経路は、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、グランドの順に対して電流が順方向となる第２のグランド接続経路を含む。
切替部は、正電圧側スイッチと、負電圧側スイッチと、グランド側スイッチとを有する。正電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと正電圧電源Ｖ１との間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ１とスイッチＳ２とが正電圧側スイッチに相当する。負電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと負電圧電源Ｖ２との間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ３とスイッチＳ４とが負電圧側スイッチに相当する。グランド側スイッチは、１次巻線Ｌ１の一端とグランドとの間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ６がグランド側スイッチに相当する。
正電圧側スイッチ（スイッチＳ１、スイッチＳ２）は、オン時に正電圧電源Ｖ１側から１次巻線Ｌ１側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。負電圧側スイッチ（スイッチＳ３、スイッチＳ４）は、オン時に１次巻線Ｌ１側から負電圧電源Ｖ２側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタあり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。グランド側スイッチ（スイッチＳ６）は、第２のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の一端とグランドとの間に設けられる。また、グランド側スイッチは、オン時に１次巻線Ｌ１の一端側からグランド側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。
スイッチＳ１のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ１のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続される。また、スイッチＳ２のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ２のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続される。スイッチＳ３のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ３のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ４のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ４のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ６のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ６のソースにはグランドが接続される。
切替部が、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ６をオフ状態として、接続経路を第１の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ６をオフ状態として、接続経路を第３の接続経路に切り替えたとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ２及びスイッチＳ６をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ３、及びスイッチＳ４をオフ状態として接続経路を第２のグランド接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ６をオフ状態として、接続経路を第２の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。なお、該送信信号は、接続経路が第１の接続経路であるときの送信信号に対して極性が反転した信号である。このような接続経路の切替によって、送信回路１０は４レベルの電圧の送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる。
なお、送信回路１０は、第２のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ６）と１次巻線Ｌ１の一端との間に設けられ１次巻線Ｌ１の一端からグランドへの方向を順方向とするダイオードＤ６をさらに有してもよい。それにより、ダイオードＤ６は、スイッチＳ６を逆電圧から保護する。
送信制御部１１は、切替部のスイッチＳ１のゲートＧ１、スイッチＳ２のゲートＧ２、スイッチＳ３のゲートＧ３、スイッチＳ４のゲートＧ４、及びスイッチＳ６のゲートＧ６のそれぞれへ制御信号を個別に出力し、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、及びスイッチＳ６を個別にオン・オフさせる。
［動作］
図６は、この変形例の超音波診断装置の送信回路１０の動作例を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、各スイッチのオン・オフ状態と送信信号の電圧レベルとの関係を表す。
時点Ｔ６から時点Ｔ７までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ６をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第１の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ７から時点Ｔ８までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ６をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第３の接続経路に切り替えられる。このとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ８から時点Ｔ９までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ２及びスイッチＳ６をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ３、及びスイッチＳ４をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第２のグランド接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ９から時点Ｔ１０までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ６をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第２の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
［効果］
この変形例の超音波診断装置の効果について説明する。この変形例の超音波診断装置は、トランスＴＲと、正電圧電源Ｖ１と、負電圧電源Ｖ２と、切替部とを有する。トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２を備え、２次巻線Ｌ２に発生した電圧に基づいて超音波振動子２０を駆動する。切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、１次巻線Ｌ１の他端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、１次巻線Ｌ１の一端と１次巻線Ｌ１の他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。また、グランド接続経路は、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、グランドの順に対して電流が順方向となる第２のグランド接続経路を含む。このように、この実施形態の超音波診断装置は、１つの正電圧電源Ｖ１及び１つの負電圧電源Ｖ２により構成される送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を出力する。それにより、小さな規模の送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈第１の実施形態の変形例２〉
［構成］
この変形例は、送信回路１０の切替部と送信制御部１１との構成が、第１の実施形態と第１の実施形態の変形例１とに対して異なる。以下、異なる構成について説明する。図３及び図７は、この変形例の送信回路１０の構成を表す回路図である。図３の端子ＴＥと図７の端子ＴＥとは、接続されている。
切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、１次巻線Ｌ１の他端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、１次巻線Ｌ１の一端と１次巻線Ｌ１の他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。グランド接続経路は、グランド、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第３のグランド接続経路を含む。
切替部は、正電圧側スイッチと、負電圧側スイッチと、グランド側スイッチとを有する。正電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと正電圧電源Ｖ１との間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ１とスイッチＳ２とが正電圧側スイッチに相当する。負電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと負電圧電源Ｖ２との間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ３とスイッチＳ４とが負電圧側スイッチに相当する。グランド側スイッチは、１次巻線Ｌ１の一端とグランドとの間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ７がグランド側スイッチに相当する。
正電圧側スイッチ（スイッチＳ１、スイッチＳ２）は、オン時に正電圧電源Ｖ１側から１次巻線Ｌ１側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。負電圧側スイッチ（スイッチＳ３、スイッチＳ４）は、オン時に１次巻線Ｌ１側から負電圧電源Ｖ２側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタあり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。グランド側スイッチ（スイッチＳ７）は、第３のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の一端とグランドとの間に設けられる。また、グランド側スイッチは、オン時にグランド側から１次巻線Ｌ１の一端側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。
スイッチＳ１のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ１のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続される。また、スイッチＳ２のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ２のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続される。スイッチＳ３のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ３のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ４のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ４のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ７のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ７のソースにはグランドが接続される。
切替部が、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ６をオフ状態として、接続経路を第１の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ４及びスイッチＳ７をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ３をオフ状態として、接続経路を第３のグランド接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ７をオフ状態として、接続経路を第３の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロであり、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ７をオフ状態として、接続経路を第３の接続経路に切り替えたとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ７をオフ状態として、接続経路を第２の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。なお、該送信信号は、接続経路が第１の接続経路であるときの送信信号に対して極性が反転した信号である。このような接続経路の切替によって、送信回路１０は４レベルの電圧の送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる。
なお、送信回路１０は、第３のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ７）と１次巻線Ｌ１の一端との間に設けられグランドから１次巻線Ｌ１の一端への方向を順方向とするダイオードＤ７をさらに有してもよい。それにより、ダイオードＤ７は、スイッチＳ７を逆電圧から保護する。
送信制御部１１は、切替部のスイッチＳ１のゲートＧ１、スイッチＳ２のゲートＧ２、スイッチＳ３のゲートＧ３、スイッチＳ４のゲートＧ４、及びスイッチＳ７のゲートＧ７のそれぞれへ制御信号を個別に出力し、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、及びスイッチＳ７を個別にオン・オフさせる。
［動作］
図８は、この変形例の超音波診断装置の送信回路１０の動作例を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、各スイッチのオン・オフ状態と送信信号の電圧レベルとの関係を表す。
時点Ｔ１１から時点Ｔ１２までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ７をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第１の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ１２から時点Ｔ１３までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ４及びスイッチＳ７をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ３をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第３のグランド接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ１３から時点Ｔ１４までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ７をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第３の接続経路に切り替えられる。このとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ１４から時点Ｔ１５までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ７をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第２の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
［効果］
この変形例の超音波診断装置の効果について説明する。この変形例の超音波診断装置は、トランスＴＲと、正電圧電源Ｖ１と、負電圧電源Ｖ２と、切替部とを有する。トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２を備え、２次巻線Ｌ２に発生した電圧に基づいて超音波振動子２０を駆動する。切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、１次巻線Ｌ１の他端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、１次巻線Ｌ１の一端と１次巻線Ｌ１の他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。また、グランド接続経路は、グランド、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第３のグランド接続経路を含む。このように、この実施形態の超音波診断装置は、１つの正電圧電源Ｖ１及び１つの負電圧電源Ｖ２により構成される送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を出力する。それにより、小さな規模の送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈第１の実施形態の変形例３〉
［構成］
この変形例の超音波診断装置は、送信回路１０の切替部と送信制御部１１との構成が、第１の実施形態と第１の実施形態の変形例１と第１の実施形態の変形例２とに対して異なる。以下、異なる構成について説明する。図３及び図９は、この変形例の送信回路１０の構成を表す回路図である。図３の端子ＴＥと図９の端子ＴＥとは、接続されている。
切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、１次巻線Ｌ１の他端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、１次巻線Ｌ１の一端と１次巻線Ｌ１の他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。グランド接続経路は、グランド、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第４のグランド接続経路を含む。
切替部は、正電圧側スイッチと、負電圧側スイッチと、グランド側スイッチとを有する。正電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと正電圧電源Ｖ１との間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ１とスイッチＳ２とが正電圧側スイッチに相当する。負電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと負電圧電源Ｖ２との間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ３とスイッチＳ４とが負電圧側スイッチに相当する。グランド側スイッチは、１次巻線Ｌ１の他端とグランドとの間に設けられたスイッチである。この変形例におけるスイッチＳ８がグランド側スイッチに相当する。
正電圧側スイッチ（スイッチＳ１、スイッチＳ２）は、オン時に正電圧電源Ｖ１側から１次巻線Ｌ１側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。負電圧側スイッチ（スイッチＳ３、スイッチＳ４）は、オン時に１次巻線Ｌ１側から負電圧電源Ｖ２側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタあり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。グランド側スイッチ（スイッチＳ８）は、第４のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の他端とグランドとの間に設けられる。グランド側スイッチは、オン時にグランド側から１次巻線Ｌ１の他端側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。
スイッチＳ１のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ１のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続される。また、スイッチＳ２のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ２のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続される。スイッチＳ３のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ３のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ４のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ４のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ８のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ８のソースにはグランドが接続される。
切替部が、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第１の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第３の接続経路に切り替えたとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ８をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ４をオフ状態として、接続経路を第４のグランド接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第２の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。なお、該送信信号は、接続経路が第１の接続経路であるときの送信信号に対して極性が反転した信号である。このような接続経路の切替によって、送信回路１０は４レベルの電圧の送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる。
なお、送信回路１０は、第４のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ８）と１次巻線Ｌ１の他端との間に設けられグランドから１次巻線Ｌ１の他端への方向を順方向とするダイオードＤ８をさらに有してもよい。それにより、スイッチＳ８を逆電圧から保護する。
送信制御部１１は、切替部のスイッチＳ１のゲートＧ１、スイッチＳ２のゲートＧ２、スイッチＳ３のゲートＧ３、スイッチＳ４のゲートＧ４、及びスイッチＳ８のゲートＧ８のそれぞれへ制御信号を個別に出力し、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、及びスイッチＳ８を個別にオン・オフさせる。
［動作］
図１０は、この変形例の超音波診断装置の送信回路１０の動作例を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、各スイッチのオン・オフ状態と送信信号の電圧レベルとの関係を表す。
時点Ｔ１６から時点Ｔ１７までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第１の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ１７から時点Ｔ１８までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第３の接続経路に切り替えられる。このとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ１８から時点Ｔ１９までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ３及びスイッチＳ８をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、及びスイッチＳ４をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第４のグランド接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ１９から時点Ｔ２０までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第２の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
［効果］
この変形例の超音波診断装置の効果について説明する。この変形例の超音波診断装置は、トランスＴＲと、正電圧電源Ｖ１と、負電圧電源Ｖ２と、切替部とを有する。トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２を備え、２次巻線Ｌ２に発生した電圧に基づいて超音波振動子２０を駆動する。切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、１次巻線Ｌ１の他端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、１次巻線Ｌ１の一端と１次巻線Ｌ１の他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。また、グランド接続経路は、グランド、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第４のグランド接続経路を含む。このように、この実施形態の超音波診断装置は、１つの正電圧電源Ｖ１及び１つの負電圧電源Ｖ２により構成される送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を出力する。それにより、小さな規模の送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる超音波診断装置を提供することができる。
なお、第１の実施形態と前述した変形例との間で回路構成を参酌し、グランド接続経路が、第１のグランド接続経路、第２のグランド接続経路、第３のグランド接続経路、第４のグランド接続経路の任意の組み合わせを含んでもよい。以下、第２の実施形態の説明において、グランド接続経路が、第１のグランド接続経路、第２のグランド接続経路、第３のグランド接続経路、及び第４のグランド接続経路を含む実施形態について説明する。
〈第２の実施形態〉
第２の実施形態の超音波診断装置は、送信回路１０の切替部と送信制御部１１との構成が、第１の実施形態と第１の実施形態の変形例１と第１の実施形態の変形例２と第１の実施形態の変形例３とに対して異なる。以下、異なる構成について説明する。図３及び図１１は、この実施形態の送信回路１０の構成を表す回路図である。図３の端子ＴＥと図９の端子ＴＥとは、接続されている。
切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、１次巻線Ｌ１の他端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、１次巻線Ｌ１の一端と１次巻線Ｌ１の他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。グランド接続経路は、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、グランドの順に対して電流が順方向となる第１のグランド接続経路、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、グランドの順に対して電流が順方向となる第２のグランド接続経路、グランド、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第３のグランド接続経路、及びグランド、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第４のグランド接続経路を含む。
切替部は、正電圧側スイッチと、負電圧側スイッチと、グランド側スイッチとを有する。正電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと正電圧電源Ｖ１との間に設けられたスイッチである。この実施形態におけるスイッチＳ１とスイッチＳ２とが正電圧側スイッチに相当する。負電圧側スイッチは、１次巻線Ｌ１の両端のそれぞれと負電圧電源Ｖ２との間に設けられたスイッチである。この実施形態におけるスイッチＳ３とスイッチＳ４とが負電圧側スイッチに相当する。グランド側スイッチは、１次巻線Ｌ１の他端とグランドとの間に設けられたスイッチＳ５及びスイッチＳ８、並びに１次巻線Ｌ１の一端とグランドとの間に設けられたスイッチＳ６及びスイッチＳ７を含む。なお、スイッチＳ５とスイッチＳ８とは、１次巻線Ｌ１に対して並列に設けられる。また、スイッチＳ６とスイッチＳ７とは１次巻線Ｌ１に対して並列に設けられる。
正電圧側スイッチ（スイッチＳ１、スイッチＳ２）は、オン時に正電圧電源Ｖ１側から１次巻線Ｌ１側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。負電圧側スイッチ（スイッチＳ３、スイッチＳ４）は、オン時に１次巻線Ｌ１側から負電圧電源Ｖ２側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタあり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。
スイッチＳ５は、第１のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の他端とグランドとの間に設けられる。また、スイッチＳ５は、オン時に１次巻線Ｌ１の他端側からグランド側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。スイッチＳ６は、第２のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の一端とグランドとの間に設けられる。また、スイッチＳ６は、オン時に１次巻線Ｌ１の一端側からグランド側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。スイッチＳ７は、第３のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の一端とグランドとの間に設けられる。また、スイッチＳ７は、オン時にグランド側から１次巻線Ｌ１の一端側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。スイッチＳ８は、第４のグランド接続経路において１次巻線Ｌ１の他端とグランドとの間に設けられる。スイッチＳ８は、オン時にグランド側から１次巻線Ｌ１の他端側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、いわゆるＰ型ＭＯＳＦＥＴである。
スイッチＳ１のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ１のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続される。また、スイッチＳ２のソースには正電圧電源Ｖ１が接続され、スイッチＳ２のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続される。スイッチＳ３のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ３のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。スイッチＳ４のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ４のソースには負電圧電源Ｖ２が接続される。
スイッチＳ５のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ５のソースにはグランドが接続される。スイッチＳ６のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ６のソースにはグランドが接続される。スイッチＳ７のドレインには１次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチＳ７のソースにはグランドが接続される。スイッチＳ８のドレインには１次巻線Ｌ１の他端が接続され、スイッチＳ８のソースにはグランドが接続される。
切替部が、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第１の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ１及びスイッチＳ５をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第１のグランド経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ４及びスイッチＳ７をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ５、スイッチＳ６及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第３のグランド接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第３の接続経路に切り替えたとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。また、切替部が、スイッチＳ３及びスイッチＳ８をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ４、スイッチＳ５、スイッチＳ６、及びスイッチＳ７をオフ状態として、接続経路を第４のグランド接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。なお、該送信信号は、接続経路が第３のグランド接続経路であるときの送信信号に対して極性が反転した信号である。また、切替部が、スイッチＳ２及びスイッチＳ６をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ３、スイッチＳ４、スイッチＳ５、スイッチＳ７及びスイッチＳ８をオフ状態として接続経路を第２のグランド接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。なお、該送信信号は、接続経路が第１のグランド接続経路であるときの送信信号に対して極性が反転した信号である。また、切替部が、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態として、接続経路を第２の接続経路に切り替えたとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。なお、該送信信号は、接続経路が第１の接続経路であるときの送信信号に対して極性が反転した信号である。このような切り替えによって、送信回路１０は７レベルの電圧の送信信号を超音波診断装置へ送ることができる。
なお、送信回路１０は、第１のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ５）と１次巻線Ｌ１の他端との間に設けられ１次巻線Ｌ１の他端からグランドへの方向を順方向とするダイオードＤ５、第２のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ６）と１次巻線Ｌ１の一端との間に設けられ１次巻線Ｌ１の一端からグランドへの方向を順方向とするダイオードＤ６、第３のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ７）と１次巻線Ｌ１の一端との間に設けられグランドから１次巻線Ｌ１の一端への方向を順方向とするダイオードＤ７、及び第４のグランド接続経路の電界効果トランジスタ（スイッチＳ８）と１次巻線Ｌ１の他端との間に設けられグランドから１次巻線Ｌ１の他端への方向を順方向とするダイオードＤ８をさらに有してもよい。それにより、ダイオードＤ５、ダイオードＤ６、ダイオードＤ７、及びダイオードＤ８は、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８を逆電圧から保護する。
送信制御部１１は、切替部のスイッチＳ１のゲートＧ１、スイッチＳ２のゲートＧ２、スイッチＳ３のゲートＧ３、スイッチＳ４のゲートＧ４、スイッチＳ５のゲートＧ５、スイッチＳ６のゲートＧ６、スイッチＳ７のゲートＧ７、及びスイッチＳ８のゲートＧ８のそれぞれへ制御信号を個別に出力し、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８を個別にオン・オフさせる。
［動作］
図１２は、この変形例の超音波診断装置の送信回路１０の動作例を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、各スイッチのオン・オフ状態と送信信号の電圧レベルとの関係を表す。
時点Ｔ２１から時点Ｔ２２までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第１の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ２２から時点Ｔ２３までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ５をオン状態とし、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ４、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第１のグランド経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ２３から時点Ｔ２４までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ４及びスイッチＳ７をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ３、スイッチＳ５、スイッチＳ６、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第３のグランド接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ２４から時点Ｔ２５までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ３及びスイッチＳ４をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第３の接続経路に切り替えられる。このとき、１次巻線Ｌ１の電圧はゼロであり、また、２次巻線Ｌ２の電圧はゼロである。それにより、ゼロ電圧の電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ２５から時点Ｔ２６までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ３及びスイッチＳ８をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ２、スイッチＳ４、スイッチＳ５、スイッチＳ６、及びスイッチＳ７をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第４のグランド接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「ｋ×Ｖ２１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ２６から時点Ｔ２７までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ２及びスイッチＳ６をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ３、スイッチＳ４、スイッチＳ５、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第２のグランド接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×Ｖ１１」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
時点Ｔ２７から時点Ｔ２８までに亘り、切替部は、送信制御部１１からの制御信号に基づいて、スイッチＳ２及びスイッチＳ３をオン状態とし、スイッチＳ１、スイッチＳ４、スイッチＳ５、スイッチＳ６、スイッチＳ７、及びスイッチＳ８をオフ状態とする。それにより、接続経路は、第２の接続経路に切り替えられる。このとき、２次巻線Ｌ２には「−ｋ×（Ｖ１１−Ｖ２１）」の電圧が発生し、この電圧レベルの送信信号が超音波振動子２０へ送られる。
［効果］
この実施形態の超音波診断装置の効果について説明する。この実施形態の超音波診断装置は、トランスＴＲと、正電圧電源Ｖ１と、負電圧電源Ｖ２と、切替部とを有する。トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２を備え、２次巻線Ｌ２に発生した電圧に基づいて超音波振動子２０を駆動する。切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、１次巻線Ｌ１の他端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、１次巻線Ｌ１の一端と１次巻線Ｌ１の他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。また、グランド接続経路は、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、グランドの順に対して電流が順方向となる第１のグランド接続経路、正電圧電源Ｖ１、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、グランドの順に対して電流が順方向となる第２のグランド接続経路、グランド、１次巻線Ｌ１の一端、１次巻線Ｌ１の他端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第３のグランド接続経路、及びグランド、１次巻線Ｌ１の他端、１次巻線Ｌ１の一端、負電圧電源Ｖ２の順に対して電流が順方向となる第４のグランド接続経路を含む。このように、この実施形態の超音波診断装置は、１つの正電圧電源Ｖ１及び１つの負電圧電源Ｖ２により構成される送信回路１０からさらに多様な電圧レベルの送信信号を出力する。それにより、小さな規模の送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈超音波プローブの実施形態について〉
図１３は、この実施形態の超音波プローブの構成を表すブロック図である。この実施形態は、送信回路１０と送信制御部１１との配置が異なる。送信回路１０と送信制御部１１とは、この実施形態の超音波プローブ２ａに配置される。送信制御部１１は、この実施形態の本体部１ａからの制御信号によって動作する。送信回路１０と送信制御部１１との動作には、第１の実施形態、第１の実施形態の変形例１、第１の実施形態の変形例２、第１の実施形態の変形例３、第２の実施形態のいずれかの動作を援用することが可能である。
〈実施形態に共通の効果〉
以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置又は超音波プローブは、トランスＴＲと、正電圧電源Ｖ１と、負電圧電源Ｖ２と、切替部とを有する。トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２を備え、２次巻線Ｌ２に発生した電圧に基づいて超音波振動子２０を駆動する。切替部は、１次巻線Ｌ１と正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２又はこれら双方との接続経路を、１次巻線Ｌ１の一端に正電圧電源Ｖ１を接続し１次巻線Ｌ１の他端に負電圧電源Ｖ２を接続する第１の接続経路、他端に正電圧電源Ｖ１を接続し一端に負電圧電源Ｖ２を接続する第２の接続経路、一端と他端とを短絡させる第３の接続経路、又は正電圧電源Ｖ１若しくは負電圧電源Ｖ２とグランドとを１次巻線Ｌ１を介して接続させるグランド接続経路に切り替えることによって、２次巻線Ｌ２に電圧を変化させて発生させる。このように、この実施形態の超音波診断装置は、１つの正電圧電源Ｖ１及び１つの負電圧電源Ｖ２により構成される送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を出力する。それにより、小さな規模の送信回路１０から多様な電圧レベルの送信信号を超音波振動子２０へ出力することができる超音波診断装置を提供することができる。
また、送信回路が多様な電圧レベルの送信信号を出力することができることを利用して、図３の回路におけるダイオードスイッチの後段部分において生じ得る送信信号の残存成分と受信信号との干渉を低減することができる。超音波診断装置の動作中、送信信号の終了部分の送信信号が２次巻線の後段部分に残存したまま、超音波振動子が超音波を受信し、エコー信号を出力する場合がある。このとき、図３の回路におけるダイオードスイッチの後段部分において送信信号の残存成分と受信信号との干渉し、受信回路が受ける信号にノイズが発生する場合がある。このノイズは、送信信号の残存成分の電圧レベルが高いほど大きい。以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置又は超音波プローブは、例えば送信信号の受信信号の電圧レベルを低くすることにより、送信信号の残存成分と受信信号との干渉を低減することができる。
また、送信回路が多様な電圧レベルの送信信号を出力することができることを利用して、超音波を複数の焦点へ同時並列的に送信することができる。例えば、２つの焦点へ超音波を送信するとき、送信回路は、これら焦点毎についての送信遅延時間に基づいて、一方の焦点への送信信号と、他方の焦点への送信信号とを合成した送信信号を超音波振動子へ出力する。この送信信号の波形は、通常、階段状の信号となる。本発明の実施形態は、多様な電圧レベルを送信できるので、合成した送信信号を出力可能であるこのような送信信号を超音波振動子ごとに出力することにより、超音波は、複数の焦点へ同時並列的にフォーカスされる。従って、以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置又は超音波プローブは、超音波を複数の焦点へ同時並列的に送信することができる。
この発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１、１ａ 本体部
２、２ａ 超音波プローブ
３ 表示部
４ 操作部
１０ 送信回路
１１ 送信制御部
１２ 受信回路
１３ 受信遅延部
１４ 加算部
１５ 信号処理部
１６ 画像生成部
１７ 表示制御部
１８ システム制御部
２０ 超音波振動子
Ｌ１ １次巻線
Ｌ２ ２次巻線
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８ スイッチ
ＴＲ トランス
Ｖ１ 正電圧電源
Ｖ２ 負電圧電源

Claims (12)

  1. １次巻線及び２次巻線を備え、前記２次巻線に発生した電圧に基づいて超音波振動子を駆動するトランスと、
    グランドが有する基準電位とは異なる第１の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる正電圧電源と、
    前記基準電位及び前記第１の電位とは異なる第２の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる負電圧電源と、
    前記正電圧電源及び前記負電圧電源のうち少なくとも１つと前記１次巻線との接続経路を、前記１次巻線の一端に前記正電圧電源を接続し前記１次巻線の他端に前記負電圧電源を接続する第１の接続経路、前記他端に前記正電圧電源を接続し前記一端に前記負電圧電源を接続する第２の接続経路、又は前記正電圧電源若しくは前記負電圧電源とグランドとを前記１次巻線を介して接続させるグランド接続経路に切り替える切替部と
    を有することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 前記切替部は、前記接続経路を、前記一端と前記他端とを短絡させる短絡経路に切り替えることが可能に設けられることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記正電圧電源は、前記基準電位より高い前記第１の電位を有することにより前記基準電位との電位差を生じさせ、
    前記負電圧電源は、前記基準電位より低い前記第２の電位を有することにより前記基準電位との電位差を生じさせる
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
  4. 前記グランド接続経路は、前記正電圧電源、前記一端、前記他端、前記グランドの順に対して電流が順方向となる第１のグランド接続経路、前記正電圧電源、前記他端、前記一端、前記グランドの順に対して電流が順方向となる第２のグランド接続経路、前記グランド、前記一端、前記他端、前記負電圧電源の順に対して電流が順方向となる第３のグランド接続経路、若しくは前記グランド、前記他端、前記一端、前記負電圧電源の順に対して電流が順方向となる第４のグランド接続経路、又はこれらの２つ若しくは３つを含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
  5. 前記グランド接続経路は、前記正電圧電源、前記一端、前記他端、前記グランドの順に対して電流が順方向となる第１のグランド接続経路、前記正電圧電源、前記他端、前記一端、前記グランドの順に対して電流が順方向となる第２のグランド接続経路、前記グランド、前記一端、前記他端、前記負電圧電源の順に対して電流が順方向となる第３のグランド接続経路、及び前記グランド、前記他端、前記一端、前記負電圧電源の順に対して電流が順方向となる第４のグランド接続経路を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
  6. 前記切替部は、前記１次巻線の両端のそれぞれと前記正電圧電源との間に設けられたスイッチである正電圧側スイッチと、前記１次巻線の両端のそれぞれと前記負電圧電源との間に設けられたスイッチである負電圧側スイッチと、前記一端又は前記他端と前記グランドとの間に設けられたスイッチであるグランド側スイッチとを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の超音波診断装置。
  7. 前記正電圧側スイッチは、オン時に前記正電圧電源側から前記１次巻線側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、
    前記負電圧側スイッチは、オン時に前記１次巻線側から前記負電圧電源側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタであり、
    前記グランド側スイッチは、前記第１のグランド接続経路において前記他端と前記グランドとの間に設けられオン時に前記他端側から前記グランド側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタ、前記第２のグランド接続経路において前記一端と前記グランドとの間に設けられオン時に前記一端側から前記グランド側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタ、前記第３のグランド接続経路において前記グランドと前記一端との間に設けられオン時に前記グランド側から前記一端側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタ、及び前記第４のグランド接続経路において前記グランドと前記他端との間に設けられオン時に前記グランド側から前記他端側へ電流が順方向となる電界効果トランジスタを含む
    ことを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
  8. 前記第１のグランド接続経路の電界効果トランジスタと前記他端との間に設けられ前記他端から前記グランドへの方向を順方向とするダイオード、前記第２のグランド接続経路の電界効果トランジスタと前記一端との間に設けられ前記一端から前記グランドへの方向を順方向とするダイオード、前記第３のグランド接続経路の電界効果トランジスタと前記一端との間に設けられ前記グランドから前記一端への方向を順方向とするダイオード、及び前記第４のグランド接続経路の電界効果トランジスタと前記他端との間に設けられ前記グランドから前記他端への方向を順方向とするダイオードをさらに有することを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
  9. １次巻線及び２次巻線を備え、前記２次巻線に発生した電圧に基づいて超音波振動子を駆動するトランスと、
    グランドが有する基準電位とは異なる第１の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる正電圧電源と、
    前記基準電位及び前記第１の電位とは異なる第２の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる負電圧電源と、
    前記１次巻線の両端のそれぞれと前記正電圧電源との間に設けられ、前記１次巻線の両端のそれぞれと前記正電圧電源との接続をオン・オフ可能な一対の正電圧側スイッチと、
    前記１次巻線の両端のそれぞれと前記負電圧電源との間に設けられ、前記２次巻線の両端のそれぞれと前記第２の電源との接続をオン・オフ可能な一対の負電圧側スイッチと、
    前記１次巻線の一端若しくは他端又は両端のそれぞれとグランドとの間に設けられ、前記１次巻線と前記グランドとの接続をオン・オフ可能なグランド側スイッチと
    を有することを特徴とする超音波診断装置。
  10. 前記一対の正電圧側スイッチのそれぞれは、オン時に前記正電圧電源側から前記１次巻線側へ電流が順方向となるように設けられたＰ型ＭＯＳＦＥＴであり、
    前記一対の負電圧側スイッチのそれぞれは、オン時に前記１次巻線側から前記負電圧電源側へ電流が順方向となるように設けられたＮ型ＭＯＳＦＥＴであり、
    前記グランド側スイッチは、オン時に前記他端側から前記グランド側へ電流が順方向となるように前記他端と前記グランドとの間に設けられたＮ型ＭＯＳＦＥＴ、オン時に前記一端側から前記グランド側へ電流が順方向となるように前記一端と前記グランドとの間に設けられたＮ型ＭＯＳＦＥＴ、オン時に前記グランド側から前記一端側へ電流が順方向となるように前記グランドと前記一端との間に設けられたＰ型ＭＯＳＦＥＴ、若しくはオン時に前記グランド側から前記他端側へ電流が順方向となるように前記グランドと前記他端との間に設けられたＰ型ＭＯＳＦＥＴ、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項９に記載の超音波診断装置。
  11. 超音波振動子と、
    １次巻線及び２次巻線を備え、前記２次巻線に発生した電圧に基づいて前記超音波振動子を駆動するトランスと、
    グランドが有する基準電位とは異なる第１の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる正電圧電源と、
    前記基準電位及び前記第１の電位とは異なる第２の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる負電圧電源と、
    前記正電圧電源及び前記負電圧電源のうち少なくとも１つと前記１次巻線との接続経路を、前記１次巻線の一端に前記正電圧電源を接続し前記１次巻線の他端に前記負電圧電源を接続する第１の接続経路、前記他端に前記正電圧電源を接続し前記一端に前記負電圧電源を接続する第２の接続経路、又は前記正電圧電源若しくは前記負電圧電源とグランドとを前記１次巻線を介して接続させるグランド接続経路に切り替える切替部と
    を有することを特徴とする超音波プローブ。
  12. 超音波振動子と、
    １次巻線及び２次巻線を備え、前記２次巻線に発生した電圧に基づいて前記超音波振動子を駆動するトランスと、
    グランドが有する基準電位とは異なる第１の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる正電圧電源と、
    前記基準電位及び前記第１の電位とは異なる第２の電位で前記基準電位との電位差を生じさせる負電圧電源と、
    前記１次巻線の両端のそれぞれと前記正電圧電源との間に設けられ、前記１次巻線の両端のそれぞれと前記正電圧電源との接続をオン・オフ可能な一対の正電圧側スイッチと、
    前記１次巻線の両端のそれぞれと前記負電圧電源との間に設けられ、前記２次巻線の両端のそれぞれと前記負電圧電源との接続をオン・オフ可能な一対の負電圧側スイッチと、
    前記１次巻線の一端若しくは他端又は両端のそれぞれとグランドとの間に設けられ、前記１次巻線と前記グランドとの接続をオン・オフ可能なグランド側スイッチと
    を有することを特徴とする超音波プローブ。
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