JP6833353B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。

近年の超音波診断装置においては、基板などの電源としてノイズの少ないドロッパやシリーズレギェレータなどのリニア型電源を使用する場合が多い。しかし、リニア型電源の変換効率は悪い。また、リニア型電源は、発熱や実装面積が大きくなり、コスト高となることがある。

そこで、近年の超音波診断装置の電源として、高い変換効率で低コストであるスイッチング電源が使用されることがある。スイッチング電源は、トランジスタをスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）することにより、任意の異なる電圧を発生させる電源である。１秒間にトランジスタのスイッチングを行う回数をスイッチング周波数と呼ぶ。

しかしながら、スイッチング電源は、スイッチング動作のたびにノイズを発生させる。発生されたスイッチングノイズは、超音波診断装置のアナログ回路などにおける信号に混入し、超音波画像に係る画像ノイズを発生させるという問題がある。

画像ノイズを低減させる技術としては、ノイズ源となっているスイッチング電源をシールドで覆う方法や、ＲＬＣのアナログ素子を用いたローパスフィルタを電源出力に組み込む方法などが挙げられる。その他にも高周波ノイズを解決する技術として、スイッチング動作の周波数を送信パルスの送信タイミング周波数の整数倍に同期させることで、ノイズ位相を合わせて相関処理することでドプラノイズを打ち消す方法がある。

特開２０１１−２１７８４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、スイッチング電源回路のスイッチング動作に起因する画像ノイズを除去できる超音波診断装置を提供することである。

本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブから超音波パルスを繰り返し送信させる送信部と、前記超音波プローブで受波された、前記超音波パルスに対応する反射波を受信信号として受信する受信部と、前記受信信号に基づいて、超音波画像を生成するためのデータ処理を行うデータ処理部と、前記データ処理部によって処理済みの受信信号に基づいて前記超音波画像を生成する画像生成部と、前記送信部、前記受信部、前記データ処理部、及び前記画像生成部のうち少なくとも１つに対して駆動電圧を発生するスイッチング電源部と、前記超音波パルスを繰り返し送信させるように前記送信部を制御し、前記スイッチング電源部のスイッチング動作のタイミングを前記超音波パルスの送信タイミング又は受信タイミングに同期するように制御する制御部と、を備えた。

第１実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。 スイッチング電源回路の構造例を示す図。 従来の電源クロック信号を示す図。 従来の電源クロック信号を示す図。 第１実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図。 第１実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図。 第１実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図。 第２実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。 第２実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図。 第２実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図。

本実施形態に係る超音波診断装置について、添付図面を参照して説明する。

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。

図１は、第１実施形態に係る超音波診断装置１０を示す。超音波診断装置１０は、超音波プローブ１１及び装置本体１２を備える。なお、装置本体１２を超音波診断装置と称する場合もあり、その場合、超音波診断装置は、超音波診断装置の外部に設けられる超音波プローブと接続される。

超音波プローブ１１は、被検体（例えば、患者）に対して超音波の送受波を行う。超音波プローブ１１は、被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受波を行うものであり、１次元又は２次元に配列された複数個の微小な振動子をその先端部に有している。振動子は、圧電素子とも呼ばれる。この振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスである送信パルスに変換し、又、受信時には送信パルスに対応する反射波を電気信号に変換して受信信号として装置本体１２に送信する機能を有している。

超音波プローブ１１は小型、軽量に構成されており、ケーブルを介して装置本体１２に接続される。超音波プローブ１１にはセクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応などがあり、診断部位に応じて任意に選択される。

装置本体１２は、制御部（例えば、制御回路）３１、電源部（例えば、電源回路）３２、送信部（例えば、送信回路）３３、受信部（例えば、受信回路）３４、データ処理部（データ処理回路）３５、画像生成部（例えば、ＤＳＣ）３６、表示部（例えば、ディスプレイ）３７、及び入力部（例えば、入力回路）３８を備える。なお、送信部３３、受信部３４、データ処理部３５、及び画像生成部３６を構成する一部又は全部のデジタル回路の機能は、所定のメモリに保存されたプログラムをプロセッサに実行させるソフトウェアによって実現される場合もある。ここでは、送信部３３、受信部３４、データ処理部３５、及び画像生成部３６の機能が、デジタル回路によって実現されるものとして説明する。デジタル回路としては、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：simple programmable logic device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：complex programmable logic device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）などが挙げられる。

制御回路３１は、入力回路３８を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部メモリ（図示しない）から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、電源回路３２、送信回路３３、受信回路３４、データ処理回路３５、画像生成回路３６、及びディスプレイ３７を制御する。また、制御回路３１は、超音波画像をディスプレイ３７に表示するように制御する。また、制御回路３１は、超音波画像を内部メモリなどの記憶回路（図示しない）に格納するように制御する。

制御回路３１は、送信制御回路３１１及びクロック制御回路３１２を備える。送信制御回路３１１は、入力回路３８を介して操作者によって設定された送信条件などに基づいて、超音波パルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ：pulse repetition frequency）を決定する。

クロック制御回路３１２は、送信制御回路３１１によって決定されたＰＲＦに従う、送信パルスの送信タイミングを示すクロック信号（以下、「送信クロック信号」という。）に基づいて送信パルスを繰り返し送信させるように送信回路３３を制御する。クロック制御回路３１２は、後述するスイッチング電源回路３２２のスイッチング動作のタイミングを示すクロック信号（以下、「電源クロック信号」という。）が、送信クロック信号に位相同期するように電源回路３２を制御する。より具体的には、クロック制御回路３１２は、電源クロック信号の初期位相が送信クロック信号に同期するように電源回路３２を制御する。

電源回路３２は、電源クロック発生回路３２１及びスイッチング電源回路（ＤＣ−ＤＣ等価回路）３２２を備える。電源クロック発生回路３２１は、クロック制御回路３１２の制御の下、電源クロック信号（例えば、図５〜図７、図９、及び図１０に示すＤＣ−ＣＬ）を発生する。つまり、電源クロック発生回路３２１は、電源クロック信号を発生し、スイッチング電源回路３２２のトランジスタなどのスイッチング素子をスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）することにより、所望の電圧を発生させる。

なお、電源クロック発生回路３２１は、プリント基板上のオンボード電源であるスイッチング電源回路３２２のスイッチング素子をスイッチングする場合に限定されるものではない。電源クロック発生回路３２１は、ＰＳＵ（Power Supply Unit）を構成するＡＣ−ＤＣ回路やＤＣ−ＤＣ回路のスイッチング素子をスイッチングする場合であってもよい。

スイッチング電源回路３２２は、送信回路３３、受信回路３４、データ処理回路３５、及びＤＳＣ３６のうち少なくとも１つに対する駆動電圧を発生する。それに加え、スイッチング電源回路３２２は、ディスプレイ３７に対する駆動電圧を発生してもよい。なお、スイッチング電源回路３２２が送信回路３３、受信回路３４、データ処理回路３５、ＤＳＣ３６、及びディスプレイ３７に対する駆動電圧を発生する場合、それら構成部材のそれぞれに対して異なる駆動電圧を発生する複数のスイッチング電源回路３２２が接続されてもよい。また、スイッチング電源回路３２２は、超音波診断装置１０の構成要素各部における基板に実装されてもよい。

図２は、スイッチング電源回路３２２の構造例を示す図である。

スイッチング電源回路３２２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ回路（図示しない）から直流電流が入力される。スイッチング電源回路３２２は、入力コンデンサ５１、トランジスタ５２、ダイオード５３、パワーインダクタ５４、及び出力（平滑）コンデンサ５５を備える。電源クロック発生回路３２１（図１に図示）によって発生された電源クロック信号によるトランジスタ５２がＯＮの状態では、入力から出力に流れる電流によりパワーインダクタ５４にエネルギーが蓄えられる。

一方で、トランジスタ５２がＯＦＦの状態では、パワーインダクタ５４は電流を保とうとして起電力を発生させ、ダイオード５３を通して電流が流れて電流を出力する。

スイッチング方式の動作原理上、スイッチング電源回路３２２のトランジスタ５２のＯＮ／ＯＦＦ時において、電圧及び電流が断続的に変化する。よって、高周波成分を含んだノイズ源として、微弱なアナログ信号である受信信号に重畳される。その結果、画像ノイズが発生するといった問題が生じる。特に、カラードプラモード時に画像ノイズの問題が顕著となる。

そこで、スイッチング電源回路３２２は、電源クロック発生回路３２１（図１に図示）による制御の下、図５〜図７に示すように、トランジスタ５２のスイッチング動作のタイミングが制御される。

図１の説明に戻って、送信回路３３は、電源回路３２からの電力の供給を受けて動作する。送信回路３３は、送信クロック発生回路３３１、レートパルス発生回路３３２、送信遅延回路３３３、及びパルサ３３４を備える。送信クロック発生回路３３１は、クロック制御回路３１２の制御の下、送信クロック信号（例えば、図５〜図７に示すＴＸＣＬ）を発生する。レートパルス発生回路３３２は、送信クロック発生回路３３１で発生された送信クロック信号に従って、超音波の送信レートを決定するためのレートパルスを発生する。超音波の送信レートとは、毎秒送信する超音波パルスの数を意味する。

送信遅延回路３３３は、超音波の指向性を決めるために、レートパルスに必要な適当な遅延を与え遅延駆動信号を発生する。遅延駆動信号は、トリガパルスとも呼ばれる。パルサ３３４は、遅延駆動信号に位相同期して超音波プローブ１１の複数の振動子に個別に、又は、近隣グループ単位の複数の振動子に中心周波数ｆｏの高周波の信号パルスを印加する。この信号パルスを受けて、超音波プローブ１１の振動子が機械的に振動する。これにより中心周波数ｆｏの送信パルスが発生され、被検体に照射される。

受信回路３４は、電源回路３２からの電力の供給を受けて動作する。受信回路３４は、図示しないプリアンプ、Ａ／Ｄ（analog to digital）変換回路、受信遅延回路、及び加算回路を備える。プリアンプは、複数のチャンネルから構成され、振動子によって電気的な受信信号に変換された微小信号を増幅して十分なＳ／Ｎ（signal to noise）を確保する。プリアンプにおいて所定の大きさに増幅された複数のチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換回路にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路に送られる。受信遅延回路は、所定の深さからの超音波反射波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換回路から出力される複数のチャンネルの受信信号の各々に与える。加算回路は、受信遅延回路からの受信信号を整相加算、すなわち、所定の方向から得られた受信信号の位相を合わせて加算する。

データ処理回路３５は、電源回路３２からの電力の供給を受けて動作する。データ処理回路３５は、受信回路３４から入力された受信信号に対して、超音波画像を生成するためのデータ処理を行う。例えば、データ処理回路３５は、対数圧縮処理及び包絡線検波処理などのＢモード（Brightness mode）処理や、直交検波処理及びフィルタ処理などのドプラ（Doppler）処理などを行う。

ＤＳＣ（digital scan converter）３６は、電源回路３２からの電力の供給を受けて動作する。ＤＳＣ３６は、データ処理回路３５において走査方向単位で生成されたＢモードデータ及びドプラデータを、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波画像を発生する。発生された超音波画像は、ビデオ信号としてディスプレイ３７に出力される。

ディスプレイ３７は、電源回路３２からの電力の供給を受けて動作する。ディスプレイ３７は、液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（organic light emitting diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、ＤＳＣ３６によって生成された超音波画像を表示する。

入力回路３８は、操作者によって操作が可能なマウスなどのポインティングデバイスやキーボードなどの入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは、入力デバイス自体も入力回路３８に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路３８はその操作に応じた入力信号を生成して制御回路３１に出力する。なお、装置本体１２は、入力デバイスがディスプレイ３７と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

なお、装置本体１２は、ＲＡＭ（random access memory）、フラッシュメモリ（flash memory）などの半導体メモリ素子などによって構成される、図示しない記憶回路を備える場合もある。記憶回路は、プログラムの実行に必要なデータや、超音波画像などを記憶する。

続いて、第１実施形態に係る超音波診断装置１０の作用について説明する。

図３及び図４は、従来の電源クロック信号を示す図である。

図３及び図４の１段目は、超音波診断装置の全体を制御するシステム同期（ＳＹＳ ＳＹＮＣ）信号である。図３及び図４の２段目は、送信パルスの送信タイミングを示す送信クロック（ＴＸＣＬ）信号である。図３及び図４の３段目は、送信パルスに対応する反射波に基づく受信（ＥＣＨＯ）信号である。図３及び図４の４段目は、スイッチング電源回路におけるスイッチング動作のタイミングを示す電源クロック（ＤＣ−ＣＬ）信号である。

図３において、ある時刻での送信パルスの送信クロック信号の立ち下がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差をΔｔ１とする。この場合、送信クロック信号の位相周期と電源クロック信号の位相周期との関係により、次の送信パルスの送信クロック信号の立ち上がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差がΔｔ２（Δｔ２≠Δｔ１）となる。

図４において、ある時刻での送信パルスの送信クロック信号の立ち下がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差をΔｔ３とする。この場合、送信クロック信号の位相周期と電源クロック信号の位相周期との関係により、次の送信パルスの送信クロック信号の立ち上がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差がΔｔ４（Δｔ４≠Δｔ３）となる。

図３及び図４に示す従来技術では、スイッチング周波数に基づく一定間隔の電源クロック信号に従ってトランジスタのＯＮ／ＯＦＦが交互に繰り返される。スイッチング周波数とは、スイッチング電源回路のトランジスタを１秒間にスイッチングする回数をいう。そのため、電源クロック信号が送信クロック信号とは非同期となるため、画像ノイズの位置もランダムとなる。

また、従来技術において、解決手段として、スイッチング電源回路にシールドやローパスフィルタを付加することでスイッチングノイズを低減できるかもしれない。しかしながら、回路部品の増加による超音波診断装置のサイズやコストの増加は必至である。また、これらの解決手段は、超音波画像上の画像ノイズの低減処理であるため、画像ノイズを完全に除去することはできないという欠点がある。

また、従来技術における周波数同期の手法では、スイッチングノイズは低減できるかもしれないが、スイッチング周波数が送信パルスの送信タイミング周波数の整数倍に制限されてしまうし、互いの周波数を計算して位相同期させるアルゴリズムを必要とする。

続いて、図５〜図７を用いて、第１実施形態に係る電源クロック信号について説明する。

図５及び図６は、第１実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図である。

図５及び図６は、１種類の位相周期に係る１種類の電源クロック信号を示す。スイッチング電源回路３２２が複数個である場合、複数個のスイッチング電源回路３２２の全部が、１種類の電源クロック信号によって制御される。又は、スイッチング電源回路３２２が複数個である場合、複数個のスイッチング電源回路３２２の１つ以上が、１種類の電源クロック信号によって制御される。

図５及び図６の１段目は、超音波診断装置１０の全体を制御するシステム同期（ＳＹＳ ＳＹＮＣ）信号である。図５及び図６の２段目は、送信パルスの送信タイミングを示す送信クロック（ＴＸＣＬ）信号である。図５及び図６の３段目は、送信パルスに対応する反射波に基づく受信（ＥＣＨＯ）信号である。図５及び図６の４段目は、スイッチング電源回路３２２（図１に図示）におけるスイッチング動作のタイミングを示す電源クロック（ＤＣ−ＣＬ）信号である。

図５に示す電源クロック信号の位相周期は、図３に示す従来の電源クロック信号のそれに対応している。さらに、図５では、スイッチング周波数に基づく位相周期の電源クロック信号が、送信クロック信号に位相同期されている。すなわち、複数の送信クロック信号の立ち下がりから、対応する電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差が一定のΔｔ１となるように、複数の電源クロック信号の間隔が調整される。ここで、時間差Δｔ１の値は、任意に決定されればよい。

図６に示す電源クロック信号の位相周期は、図４に示す従来の電源クロック信号のそれに対応している。さらに、図６では、スイッチング周波数に基づく位相周期の電源クロック信号が、送信クロック信号に位相同期されている。すなわち、複数の送信クロック信号の立ち下がりに応じて、対応する電源クロック信号を立ち下げ、複数の送信クロック信号の立ち下がりから、対応する電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差が一定のΔｔ３となるように、複数の電源クロック信号のパルス幅が調整される。ここで、時間差Δｔ３の値は、任意に決定されればよい。

ここで、電源クロック信号が送信クロック信号に位相同期されるとは、電源クロック信号のタイミングが、送信クロック信号のタイミングに一致される場合ばかりでなく、電源クロック信号が、送信クロック信号から一定の遅延時間の経過後に発生される場合も含む。

カラードプラモード、パルスドプラモード、及び同時モードにおいて位相同期機能を採用すると、受信信号が送信パルスの送信タイミングごとに相関処理されるので、スイッチングノイズの位置が整合され、相関処理により画像ノイズが除去される。同時モードは、Ｂモード又はカラードプラモードと、パルスドプラモードとを同時に観測するモードを意味する。ＢモードによるＢモード画像、又は、カラードプラモードによるカラードプラ画像で血管及び血流が特定され、パルスドプラモードによるドプラ画像で血流速度が表示される。

このように、電源クロック信号を送信クロック信号に位相同期させる位相同期機能によると、超音波画像に係る画像ノイズを除去することができる。

なお、送信クロック信号と電源クロック信号との時間差は、送信クロック信号の立ち下がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差の場合に限定されるものではない。例えば、送信クロック信号と電源クロック信号との時間差は、送信クロック信号の立ち上がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差であってもよい。

図７は、第１実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図である。

図７は、２種類の位相周期に係る２種類の電源クロック信号を示す。スイッチング電源回路３２２が複数個である場合、複数個のスイッチング電源回路３２２のそれぞれが、２種類の電源クロック信号のいずれかによって制御される。なお、スイッチング電源回路３２２はｎ（ｎ：２以上の整数）個であればよく、ｎ個のスイッチング電源回路３２２は、ｐ（ｐ≦ｎ、ｐ：２以上の整数）種類の電源クロック信号によって制御される。

又は、スイッチング電源回路３２２が複数個である場合、複数個のスイッチング電源回路３２２の２つ以上が、２種類の電源クロック信号のいずれかによって制御される。なお、ｎ個のスイッチング電源回路３２２のうち制御されるものはｍ（２≦ｍ＜ｎの整数）個であればよく、ｎ個のスイッチング電源回路３２２のうちｍ個は、ｑ（ｑ≦ｍ、ｑ：２以上の整数）種類の電源クロック信号によって制御される。

図７の１段目は、超音波診断装置１０の全体を制御するシステム同期（ＳＹＳ ＳＹＮＣ）信号である。図７の２段目は、送信パルスの送信タイミングを示す送信クロック（ＴＸＣＬ）信号である。図７の３段目は、送信パルスに対応する反射波に基づく受信（ＥＣＨＯ）信号である。図７の４段目は、スイッチング電源回路３２２（図１に図示）における第１スイッチング動作のタイミングを示す第１電源クロック（ＤＣ−ＣＬ＿１）信号である。図７の５段目は、スイッチング電源回路３２２における第２スイッチング動作のタイミングを示す第２電源クロック（ＤＣ−ＣＬ＿２）信号である。

図７に示す第１電源クロック信号と第２電源クロック信号とは、同一のスイッチング周波数に基づくが、位相が異なる。そして、第１電源クロック信号と第２電源クロック信号とがそれぞれ、送信クロック信号に位相同期されている。すなわち、複数の送信クロック信号の立ち下がりから、対応する第１電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差が一定のΔｔ１となるように、複数の第１電源クロック信号の間隔が調整される。

また、複数の送信タイミングの立ち下がりに応じて、対応する第２電源クロック信号を立ち下げ、複数の送信クロック信号の立ち下がりから、対応する第２電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差が一定のΔｔ３となるように、複数の第２電源クロック信号のパルス幅が調整される。

このように、異なる位相周期の複数の電源クロック信号を位相同期させると、発生するノイズを分散させることもできる。

（変形例）
制御回路３１（図１に図示）は、カラードプラモードなどのような相関処理を行うモードと、Ｂモードなどのような相関処理を行わないモードとで、それぞれ位相同期機能を採用するかどうかを判断することもできる。例えば、制御回路３１は、操作者が入力回路３８を介して選択したＢモードでは位相同期機能を採用しないと判断する。Ｂモードにおいて、電源クロック信号が送信クロック信号に位相同期されないため、スイッチングノイズが平均化され、画像ノイズを除去することができる。

第１実施形態に係る超音波診断装置１０によると、レート間の相対変化を捉えて画像化するモードにおいて、常に同じ時間差で混入するノイズは、相関処理で打ち消され、画像化されることはない。

また、第１実施形態に係る超音波診断装置１０によると、シールドやＬＣ部品を大幅に削減できるので、回路規模の増加による基板面積の増加及びコスト上昇を抑えることができる。

さらに、第１実施形態に係る超音波診断装置１０によると、周波数を同期する手法で発生する、送信パルスの送信タイミング周波数とスイッチング電源の動作周波数が離散的になるという制限がなくなり、任意の周波数を選択することができる。

加えて、第１実施形態に係る超音波診断装置１０によると、周波数計算のアルゴリズムが不要となり、周波数誤差によるノイズの発生を考慮する必要がない。

２．第２実施形態
上述の第１実施形態に係る超音波診断装置１０は、スイッチング電源回路のスイッチング動作のタイミングを、超音波パルスの送信タイミングに同期させる技術である。第２の実施形態に係る超音波診断装置は、スイッチング電源回路のスイッチング動作のタイミングを、超音波パルスの受信タイミングに同期させる技術である。

図８は、第２実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。

図８は、第２実施形態に係る超音波診断装置１０Ａを示す。超音波診断装置１０Ａは、超音波プローブ１１及び装置本体１２Ａを備える。なお、装置本体１２Ａを超音波診断装置と称する場合もあり、その場合、超音波診断装置は、超音波診断装置の外部に設けられる超音波プローブと接続される。

装置本体１２Ａは、制御部（例えば、制御回路）３１Ａ、電源部（例えば、電源回路）３２、送信部（例えば、送信回路）３３、受信部（例えば、受信回路）３４、データ処理部（データ処理回路）３５、画像生成部（例えば、ＤＳＣ）３６、表示部（例えば、ディスプレイ）３７、及び入力部（例えば、入力回路）３８を備える。

制御回路３１Ａは、入力回路３８を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部メモリ（図示しない）から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、電源回路３２、送信回路３３、受信回路３４、データ処理回路３５、画像生成回路３６、及びディスプレイ３７を制御する。また、制御回路３１Ａは、超音波画像をディスプレイ３７に表示するように制御する。また、制御回路３１Ａは、超音波画像を内部メモリなどの記憶回路（図示しない）に格納するように制御する。

制御回路３１Ａは、送信制御回路３１１及びクロック制御回路３１２Ａを備える。

クロック制御回路３１２Ａは、送信制御回路３１１によって決定されたＰＲＦに従う送信クロック信号に基づいて送信パルスを繰り返し送信させるように送信回路３３を制御する。クロック制御回路３１２Ａは、電源クロック信号が、送信クロック信号から所定の時間差（以下、「送受信の時間差」という。）の経過後の受信開始タイミングを示すクロック信号（以下、「受信クロック信号」という。）に位相同期するように電源回路３２を制御する。より具体的には、クロック制御回路３１２Ａは、電源クロック信号の初期位相が受信クロック信号に同期するように電源回路３２を制御する。

ここで、送受信の時間差は予め設定される。送受信の時間差は、可変の値である。

図８に示す超音波診断装置１０Ａにおいて、図１に示す超音波診断装置１０が備える部材と同一構部材には同一符号を付して説明を省略する。

図９及び図１０を用いて、第２実施形態に係る電源クロック信号について説明する。

図９及び図１０は、第２実施形態に係る電源クロック信号の例を示す図である。

図９及び図１０は、１種類の位相周期に係る１種類の電源クロック信号を示す。スイッチング電源回路３２２が複数個である場合、複数個のスイッチング電源回路３２２の全部が、１種類の電源クロック信号によって制御される。又は、スイッチング電源回路３２２が複数個である場合、複数個のスイッチング電源回路３２２の１つ以上が、１種類の電源クロック信号によって制御される。

図９及び図１０の３段目は、送信パルスに対応する反射波の受信開始タイミングを示す受信クロック（ＲＸＣＬ）信号である。図９及び図１０のその他は、図５及び図６に示すものと同等である。ここで、受信クロック信号は、送信クロック信号の立ち下がりから送受信の時間差△Ｔの経過後に立ち下がるように予め設定される。送受信の時間差△Ｔは、可変の値である。超音波プローブ１１の種別が異なる場合、送受信の時間差△Ｔは異なる場合がある。例えば、超音波プローブ１１の種別が異なる場合とは、超音波プローブ１１がコンベックス走査対応のプローブである場合と、リニア走査対応のプローブである場合である。

また、図９では、スイッチング周波数に基づく位相周期の電源クロック信号が、受信クロック信号に位相同期されている。すなわち、複数の受信クロック信号の立ち下がりから、対応する電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差が一定のΔｔ５となるように、複数の電源クロック信号の間隔が調整される。ここで、時間差Δｔ５の値は、任意に決定されればよい。つまり、送信クロック信号の立ち下がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差は、ΔＴ＋Δｔ５である。

図１０では、スイッチング周波数に基づく位相周期の電源クロック信号が、受信クロック信号に位相同期されている。すなわち、複数の受信クロック信号の立ち下がりに応じて、対応する電源クロック信号を立ち下げ、複数の受信クロック信号の立ち下がりから、対応する電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差が一定のΔｔ６となるように、複数の電源クロック信号のパルス幅が調整される。ここで、時間差Δｔ６の値は、任意に決定されればよい。つまり、送信クロック信号の立ち下がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの複数の時間差は、ΔＴ＋Δｔ６である。

ここで、電源クロック信号が受信クロック信号に位相同期されるとは、電源クロック信号のタイミングが、受信クロック信号のタイミングに一致される場合ばかりでなく、電源クロック信号が、受信クロック信号から一定の遅延時間の経過後に発生される場合も含む。

なお、送受信の時間差ΔＴは、送信クロック信号の立ち下がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差の場合に限定されるものではない。例えば、送受信の時間差ΔＴは、受信クロック信号の立ち上がりから電源クロック信号の立ち上がりまでの時間差であってもよい。

また、上記の思想は、位相が異なる複数の電源回路である第１電源クロック信号と第２電源クロック信号とにも適用できる。第１電源クロック信号と第２電源クロック信号とはそれぞれ、受信クロック信号に位相同期されることになる。

このように、異なる位相周期の複数の電源クロック信号を位相同期させると、発生するノイズを分散させることもできる。

第２実施形態に係る超音波診断装置１０Ａによると、第１実施形態に係る超音波診断装置１０と同様の効果が得られる。

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によれば、スイッチング電源回路のスイッチング動作に起因する画像ノイズを除去できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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は意図していない。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。これらの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。

１０，１０Ａ…超音波診断装置
１１…超音波プローブ
１２，１２Ａ…装置本体
３１，３１Ａ…制御回路
３２…電源回路
３３…送信回路
３４…受信回路
３５…データ処理回路
３６…ＤＳＣ
３７…ディスプレイ
３２１…電源クロック発生回路
３２２…スイッチング電源回路

Claims (15)

1. 超音波プローブから超音波パルスを繰り返し送信させる送信部と、
   前記超音波プローブで受波された、前記超音波パルスに対応する反射波を受信信号として受信する受信部と、
   前記受信信号に基づいて、超音波画像を生成するためのデータ処理を行うデータ処理部と、
   前記データ処理部によって処理済みの受信信号に基づいて前記超音波画像を生成する画像生成部と、
   前記送信部、前記受信部、前記データ処理部、及び前記画像生成部のうち少なくとも１つに対して駆動電圧を発生するスイッチング電源部と、
   前記超音波パルスの送信タイミング又は受信タイミングを示す送受信クロック信号の立ち下がりと、前記スイッチング電源部のスイッチング動作のタイミングを示す電源クロック信号の立ち上がりとの時間差がゼロではなく、かつ、一定となるように、複数の前記電源クロック信号の間隔を制御する制御部と、
   を備えた超音波診断装置。
2. 前記制御部は、
   前記送信タイミングを示すクロック信号である送信クロック信号に基づいて前記超音波パルスを繰り返し送信させるように前記送信部を制御し、
   前記スイッチング動作のタイミングを示すクロック信号である電源クロック信号が、前記送信クロック信号に位相同期するように前記スイッチング電源部を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記制御部は、前記電源クロック信号の初期位相が前記送信クロック信号に同期するように前記スイッチング電源部を制御する請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記制御部は、前記電源クロック信号を前記送信クロック信号に位相同期させる位相同期機能の要否を判断する請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記制御部は、カラードプラモード及び／又はパルスドプラモードにて、前記電源クロック信号を前記送信クロック信号に位相同期させる位相同期機能を採用する請求項２に記載の超音波診断装置。
6. 前記制御部は、前記超音波パルスの繰り返し周波数に合わせて、前記電源クロック信号が前記送信クロック信号に位相同期するように制御する請求項２に記載の超音波診断装置。
7. 前記制御部は、前記送信クロック信号と前記電源クロック信号との時間差が一定となるように制御する請求項２に記載の超音波診断装置。
8. 前記制御部は、位相周期が前記送信クロック信号とは異なる前記電源クロック信号が、前記送信クロック信号に位相同期するように前記スイッチング電源部を制御する請求項２に記載の超音波診断装置。
9. 複数のスイッチング電源部を有し、
   前記制御部は、前記複数のスイッチング電源部に相当する複数のスイッチング動作のタイミングが前記送信タイミング又は前記受信タイミングからそれぞれ前記時間差の経過後となるように前記複数のスイッチング動作のタイミングを制御する請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. 前記制御部は、
    前記送信タイミングを示すクロック信号である送信クロック信号に基づいて前記超音波パルスを繰り返し送信させるように前記送信部を制御し、
    前記複数のスイッチング動作のタイミングを示すクロック信号である複数の電源クロック信号が、前記送信クロック信号にそれぞれ位相同期するように前記スイッチング電源部を制御する請求項９に記載の超音波診断装置。
11. 前記制御部は、異なる位相周期の前記複数の電源クロック信号が前記送信クロック信号にそれぞれ位相同期するように制御する請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記制御部は、前記複数の電源クロック信号のうち、１つ以上の電源クロック信号が前記送信クロック信号に位相同期するように制御する請求項１０に記載の超音波診断装置。
13. 前記超音波画像を表示するディスプレイをさらに備え、
    前記スイッチング電源部は、前記送信部、前記受信部、前記データ処理部、及び前記画像生成部のうち少なくとも１つと、前記ディスプレイとに対して前記駆動電圧を発生する請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
14. 前記受信タイミングは、前記送信タイミングから所定の時間差の経過後のタイミングである請求項１乃至１３のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
15. 前記制御部は、
    前記受信タイミングを示すクロック信号である受信クロック信号に基づいて前記超音波パルスを繰り返し送信させるように前記送信部を制御し、
    前記スイッチング動作のタイミングを示すクロック信号である電源クロック信号が、前記受信クロック信号に位相同期するように前記スイッチング電源部を制御する請求項１４に記載の超音波診断装置。

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