JP7151572B2 - 超音波診断システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断システムに関する。

超音波診断は、超音波探触子を体表又は体腔内から当てるという簡単な操作で心臓や胎児の様子が超音波画像として得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。このような超音波診断を行うために用いられる超音波診断装置が知られている。

超音波診断装置として、バッテリー（電池）駆動する超音波診断装置が知られている。ここで、図６を参照して、従来の超音波診断システム１Ｃの構成を説明する。図６は、従来の超音波診断システム１Ｃの機能構成を示すブロック図である。

図６に示すように、超音波診断システム１Ｃは、超音波診断装置１０Ｃと、外部電源ユニット３０Ｃと、を有する。超音波診断装置１０Ｃは、制御部１１Ｃと、表示部１２と、スイッチ１４，１５と、電源部１６と、充放電制御部１７と、バッテリー１８と、を備える。超音波診断装置１０Ｃにおいて、超音波探触子、操作部など、他の各部は、図示を省略している。外部電源ユニット３０Ｃは、ＡＣ（Alternating Current）アダプター３２と、ケーブル３７と、を備える。ＡＣアダプター３２は、プラグ３２ａを有する。

超音波診断装置１０Ｃは、例えば、持ち運びが可能な携帯式（ハンドキャリータイプ）の超音波診断装置とする。プラグ３２ａが商用電源のコンセントに接続されている場合に、ＡＣアダプター３２は、ＡＣ電源電力をＤＣ（Direct Current）電圧の電源電力に変換し、ケーブル３７を介して超音波診断装置１０Ｃに供給する。このとき、制御部１１Ｃは、バッテリー１８が満充電でなければ、充放電制御部１７によりスイッチ１４，１５をオンする。ＤＣ電圧の電源電力は、電源部１６でＤＣ／ＤＣ変換されて超音波診断装置１０Ｃの制御部１１Ｃ、表示部１２などの各部に供給されるとともに、バッテリー１８に供給されてバッテリー１８が充電される。

プラグ３２ａが商用電源のコンセントに接続されていない場合に、制御部１１Ｃは、充放電制御部１７により、スイッチ１４をオフにし、スイッチ１５をオンする。バッテリー１８から放電されたＤＣ電圧の電源電力は、電源部１６でＤＣ／ＤＣ変換されて超音波診断装置１０Ｃの制御部１１Ｃ、表示部１２などの各部に供給される。

携帯式の超音波診断装置において、ＡＣ電源接続せずにバッテリーのみで長時間使用したいという要求が多くある。長時間とは、例えば一日ＡＣ電源に接続せずに使用できることであり、こまめに電源を切れば約４時間の稼働時間、こまめに切ることなく、フリーで使うためには約８時間分の稼働時間となる。

このため、商用電源に接続されたＡＣ－ＤＣコンバーター、内蔵された電池に加えて、カートに設置された外付けの電池（バッテリー）から電源電力が供給される超音波診断装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１－７８４９８号公報

長時間での稼働のためには、外付けのバッテリーのサイズ、質量も大きくなるため、超音波診断装置とは切り離された別ユニットとしての位置づけとなる。現状のエネルギー密度を考えると、従来の超音波診断装置のバッテリーは、連続稼働で１時間もしくはそれ以下程度だが、質量は、約５００［ｇ］であり、８時間稼働の場合、単純計算で容量が現状の８倍になることから、質量も８倍で約４［ｋｇ］となり、携帯式の超音波診断装置に組み込むには重すぎる質量となる。

また、超音波診断装置に別ユニット（外付け）のバッテリーを接続する構成とする場合、超音波診断装置側では、ＤＣ電圧の電源電力の入力として取り扱うことになる。その場合、超音波診断装置は、ＡＣ電源（商用電源）からＡＣアダプターを介してのＤＣ電圧の電源電力の供給、又は長時間使用のための外付けのバッテリーに接続してのＤＣ電圧の電源電力の供給となるため、超音波診断装置側では外付けのバッテリーに接続されているのか、ＡＣアダプターに接続されているのかが分からない、という状態になる。

外付けバッテリーとして、一般的に使用されてきたケースとしては、無停電電源（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）がある。ＵＰＳは、ＡＣ電源と超音波診断装置との間にバッテリー電源として設けられて活用され、停電時に安定して終了できるだけのバッテリー容量を持つことを意図している。ＵＰＳは、ＡＣ電源の状態通知を行う機能を持つものと持たないものとがある。通知を行う機能を持つ場合、通知の通信方式は、ＲＳ－２３２－Ｃ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＬＡＮ（Local Area Network）を用いることが一般的である。これは、ＰＣ（Personal Computer）などの場合ＯＳ（Operating System）が動作全体をコントロールしているが、ＯＳとの親和性も影響し、新たなインタフェースを活用するより既存のインタフェースを利用する方が有利なことと、ＵＰＳの取り外しは、頻繁に行われないことによる。現在のＵＰＳでは、ＵＳＢ又はＬＡＮが多く利用される。

長時間使用のための外付けのバッテリーは、上記ＵＰＳの意図とは異なり、ＡＣ電源接続での使用ではなく、バッテリーを主電源として活用することで、ＡＣ電源が取れない環境、又はＡＣ電源ケーブルを接続することの煩わしさからの解放が要求としてある。そのため、接続状態としては、ＵＰＳを接続する構成で、かつ停電時安定して終了するだけではなく、長時間使用を意図したバッテリーに対する需要が増えつつある。

しかし、外付けのバッテリー（外部バッテリー）を使用する場合、超音波診断装置からみえるのはＤＣ電源が外部から供給されている、という状態が分かるのみであり、超音波診断装置との接続がＡＣ電源からの電源供給なのか、外部バッテリーからの電源供給なのかが分からない。このため、供給される電源電力が超音波診断装置の内蔵のバッテリー（内部バッテリー）を充電するために使用されることが起こりえるため、無駄に電力を消費してしまうような使い方をしてしまうおそれがある。

また、外部バッテリーから電源供給されている場合、外部バッテリーの残量の状況が分からないため、突然外部バッテリーの残量がなくなり、内部バッテリーの残量のみで動ける使用可能時間がわかる、というような動き方をするため、計画的な使用ができないおそれがあった。

また、ＵＰＳのように、超音波診断装置本体と外部バッテリーとの接続が、電源コネクター以外の、ＵＳＢ、ＬＡＮ、ＲＳ－２３２－Ｃなどの通信方式のコネクターで接続信号を用意しても、電源ケーブルとは別のケーブルを接続する必要性があり、さらに持ち運び可能な携帯式の外部バッテリーである場合、頻繁にケーブルの接続脱着をおこなうため、接続し忘れの可能性があり、使用する上で煩雑さが出てしまうおそれがあった。

本発明の課題は、電源ラインとは別の通信ラインを設けることなく、電源電力の供給元の情報を超音波診断装置に通知することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
外部電源部から電源電力が供給される超音波診断装置と、
前記外部電源部と、を備える超音波診断システムであって、
前記超音波診断装置は、
外部バッテリーを有する前記外部電源部から供給され、当該外部バッテリーの状態を示すバッテリー情報の信号が重畳された電源電力を平滑化する平滑部と、
前記平滑化された電源電力を前記超音波診断装置内の各部に供給する電源部と、
前記外部電源部から供給された電源電力から、前記バッテリー情報の信号を取り出す信号取出部と、
前記取り出された信号をバッテリー情報に変換する変換部と、
前記変換されたバッテリー情報に応じた制御を行う第１の制御部と、を備え、
前記外部電源部は、
前記外部バッテリーから入力されるバッテリー情報から前記信号を生成する第２の制御部と、
前記生成された信号を前記外部バッテリーから放電された電源電力に重畳する重畳部と、を備え、
前記第２の制御部は、前記外部バッテリーの出力電力が所定閾値以上になったか否かを判別し、所定閾値以上になった場合に、前記外部バッテリーから入力されるバッテリー情報から前記信号を生成し、前記外部バッテリーの出力電力が所定閾値未満である場合に、前記バッテリー情報から前記信号を生成しない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断システムにおいて、
前記第１の制御部は、前記変換されたバッテリー情報に基づく出力情報を生成して出力部に出力させる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波診断システムにおいて、
前記バッテリー情報は、前記外部バッテリーの残容量情報を含み、
前記第１の制御部は、前記変換された信号のバッテリー情報の残容量情報に応じて、低消費電力モードへの移行を行う。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波診断システムにおいて、
前記第１の制御部は、前記外部電源部から電源電力が供給された場合に、前記取り出された信号があるか否かを判別し、前記取り出された信号がある場合に、前記外部バッテリーによる電源電力の供給と判別し、前記取り出された信号がない場合に、前記外部電源部の交流電源による電源電力の供給と判別する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波診断システムにおいて、
前記重畳部は、前記外部バッテリーから放電された電源電力に前記生成された信号を加算又は減算して重畳する。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断システムにおいて、
前記第２の制御部は、周波数、振幅、パルス幅を制御して前記信号を生成する。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波診断システムにおいて、
前記第２の制御部は、前記バッテリー情報をコード化して前記信号を生成する。

請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波診断システムにおいて、
前記第２の制御部は、前記バッテリー情報を変調してアナログの前記信号を生成し、
前記変換部は、前記取り出されたアナログの信号を復調してバッテリー情報に変換する。

本発明によれば、電源ラインとは別の通信ラインを設けることなく、電源電力の供給元の情報を超音波診断装置に通知できる。

本発明の実施の形態の超音波診断システムの機能構成を示すブロック図である。 （ａ）は、電源電力に信号を重畳しない場合の超音波診断システム及び電源電力の波形を示す図である。（ｂ）は、電源電力に信号を重畳する場合の超音波診断システム及び電源電力の波形を示す図である。 別の電源電力の波形を示す図である。 電源制御処理を示すフローチャートである。 電源電力に信号を重畳する場合の変形例の超音波診断システム及び電源電力の波形を示す図である。 従来の超音波診断システムの機能構成を示すブロック図である。

添付図面を参照して本発明に係る実施の形態及び変形例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

（実施の形態）
図１から図４を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態の超音波診断システム１Ａの構成を説明する。図１は、本実施の形態の超音波診断システム１Ａの機能構成を示すブロック図である。

図１に示すように、超音波診断システム１Ａは、持ち運び可能な携帯式の超音波診断装置１０Ａと、外部電源ユニット３０Ａと、を有する。超音波診断装置１０Ａは、第１の制御部としての制御部１１Ａと、出力部としての表示部１２と、平滑部としての平滑回路１３と、スイッチ１４，１５と、電源部１６と、充放電制御部１７と、バッテリー１８と、信号取出部としての信号ピックアップ回路１９と、変換部としてのデコード部２０と、を備える。超音波診断装置１０Ａにおいて、超音波を送受信する超音波探触子、超音波探触子用の駆動信号を生成する送信部、超音波探触子から受信信号を受信する受信部、受信信号から超音波画像データを生成する画像生成部、生成された超音波画像データを表示部１２に表示する表示制御部、超音波画像データなどを記憶する記憶部、医師、技師などの使用者の操作入力を受ける操作部など、他の各部は、図示を省略している。

外部電源ユニット３０Ａは、第２の制御部としての制御部３１Ａと、ＡＣアダプター３２と、外部バッテリーとしてのバッテリー３３と、スイッチ３４，３５と、重畳部としてのミックス回路３６と、ケーブル３７と、を有する。ＡＣアダプター３２は、プラグ３２ａを有する。

制御部１１Ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を備え、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムなどの各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波診断装置１０Ａの各部を制御する。ＲＯＭは、半導体などの不揮発メモリーなどにより構成され、超音波診断装置１０Ａに対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、ガンマテーブルなどの各種データなどを記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。ＲＡＭは、揮発性の記憶部であり、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。

表示部１２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬティスプレイ及びプラズマディスプレイなどの表示装置が適用可能である。表示部１２は、制御部１１Ａの制御に従って、表示制御部（図示略）から入力された表示用の画像信号に従って表示画面上に超音波画像などの表示を行う。

平滑回路１３は、フィルターなどで構成され、外部電源ユニット３０Ａから入力された電源電力の電圧を平滑化する回路である。外部電源ユニット３０Ａから入力された電源電力は、ＤＣ成分にバッテリー３３のバッテリー情報の信号成分が重畳された電源電力となる。平滑回路１３は、外部電源ユニット３０Ａから入力された電源電力の電圧を平滑化することで信号成分を除去後、ノイズを抑制した電源電力として後段に出力する。

スイッチ１４は、平滑回路１３と電源部１６との間に設けられ、平滑回路１３と電源部１６との間を流れる電流のオン／オフを切り替える開閉器である。スイッチ１５は、バッテリー１８とスイッチ１４及び電源部１６との間に設けられ、バッテリー１８と平滑回路１３又は電源部１６との間を流れる電流のオン／オフを切り替える開閉器である。なお、開閉器には、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの半導体によるスイッチも含む。

電源部１６は、平滑回路１３又はバッテリー１８から入力された電源電力をＤＣ／ＤＣ変換して超音波診断装置１０Ａの各部へ分配して供給する。電源部１６は、電源電力供給を行う電源である。電源部１６は、レギュレーター（ＤＣ－ＤＣコンバーター、シリーズレギュレーター）によって構成することができる。レギュレーターは、ディスクリート部品で構成された回路でもよいし、ＩＣ（Integrated Circuit）や回路モジュールで構成されてもよい。

充放電制御部１７は、平滑回路１３から電源電力が入力され、制御部１１Ａの制御に従い、入力された電源電力及びバッテリー１８のバッテリー情報に応じて、スイッチ１４，１５のスイッチングを行って、バッテリー１８の充放電を制御する回路である。充放電制御部１７は、制御の複雑さに応じて様々な構成をとることができ、デジタル回路、マイコンなどの小規模なＣＰＵ、電源制御専用のＩＣなどで実現することができる。充放電制御部１７は、ＳＭ（System Management）－Ｂｕｓなどにより、制御部１１Ａ及びバッテリー１８に接続されている。

バッテリー１８は、リチウムイオン電池などの充放電可能な２次電池により構成された、超音波診断装置１０Ａの内蔵バッテリーであり、ＲＳＯＣ（Relative State Of Charge：バッテリーの相対残容量）や、Ｆａｕｌｔ関連の情報などをバッテリー情報として充放電制御部１７に出力する機能を有する。ＲＳＯＣは、バッテリーの満充電容量に対する残容量の比率であり、０～１００％で表される。Ｆａｕｌｔ関連の情報は、バッテリー１８が熱を持ちすぎていることを示す情報や、放電電流が流れ過ぎていることを示す情報などの異常状態を示す情報である。

信号ピックアップ回路１９は、外部電源ユニット３０Ａから入力された電源電力から、ＤＣ成分を除去し、ＤＣ再生し、バッテリー３３のバッテリー情報の信号成分を増幅して必要な振幅にしてから信号として取り出す回路である。

デコード部２０は、信号ピックアップ回路１９から入力された信号を、制御部３１Ａのエンコードに対応するデコード方式でデコードし、バッテリー３３のバッテリー情報として制御部１１Ａに出力する。

制御部３１Ａは、外部電源ユニット３０Ａの各部を制御する制御部であり、バッテリー３３から出力されるバッテリー情報をエンコードするエンコーダーとしての機能、スイッチ３４，３５をオン／オフする機能などを有する。制御部３１Ａは、マイコンなどのＣＰＵ、電源制御専用のＩＣなどで実現することができる。

ＡＣアダプター３２は、交流の商用電源電力を直流のＤＣ電圧の電源電力に変換するアダプターであり、商用電源のコンセントに接続されるプラグ３２ａを有する。バッテリー３３は、リチウムイオン電池などの充放電可能な２次電池により構成された、超音波診断装置１０Ａの外部バッテリーであり、ＲＳＯＣや、Ｆａｕｌｔ関連の情報、バッテリー３３の出力電力を把握するため電力情報などをバッテリー情報として制御部３１Ａに出力する。また、バッテリー３３の容量は、バッテリー１８の容量よりも大きく、比較的長時間の電源電力の出力が可能であるものとする。

スイッチ３４は、ＡＣアダプター３２とミックス回路３６との間に設けられ、ＡＣアダプター３２とミックス回路３６との間に流れる電流のオン／オフを切り替える開閉器である。スイッチ３５は、バッテリー３３とスイッチ３４及びミックス回路３６との間に設けられ、バッテリー３３とＡＣアダプター３２又はミックス回路３６との間に流れる電流のオン／オフを切り替える開閉器である。なお、開閉器には、ＦＥＴなどの半導体によるスイッチも含む。

ミックス回路３６は、ＡＣアダプター３２（スイッチ３４）又はバッテリー３３（スイッチ３５）から入力された電源電力のＤＣ電圧に、制御部３１Ａから入力された信号の電圧を加算して重畳する回路部である。なお、ミックス回路３６は、入力された電源電力のＤＣ電圧から、入力された信号の電圧を減算して重畳する構成としてもよい。

ミックス回路３６に入力される、ＡＣアダプター３２又はバッテリー３３からの電源ラインは、数［Ａ］程度の電流が流れているケースもある。このため、制御部３１Ａは、バッテリー３３のバッテリー情報をエンコードして生成する信号のパルス電圧（振幅）を誤動作しない範囲で小さめにし、信号の間隔は大きめにとることで無駄に電力を消費しないようにする。また、エンコードして生成する信号のパルス電圧について、ＥＭＣ（ElectroMagnetic Compatibility：電磁両立性）上でも問題にならない周波数、エネルギーにして輻射などを抑える必要もある。

ケーブル３７は、一端がミックス回路３６に電気的に接続され、他端が超音波診断装置１０Ａの差込口に電気的に接続される１本の電源ケーブルである。

超音波診断システム１Ａが備える各部について、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能は、集積回路などのハードウェア回路として実現することができる。集積回路とは、例えばＬＳＩ（Large Scale Integration）であり、ＬＳＩは集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。また、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能をソフトウェアにより実行するようにしてもよい。この場合、このソフトウェアは一つ又はそれ以上のＲＯＭなどの記憶媒体、光ディスク、又はハードディスクなどに記憶されており、このソフトウェアが演算処理器により実行される。

つぎに、図２～図４を参照して、超音波診断システム１Ａの動作を説明する。図２（ａ）は、電源電力に信号を重畳しない場合の超音波診断システム１Ａ及び電源電力の波形を示す図である。図２（ｂ）は、電源電力に信号を重畳する場合の超音波診断システム１Ａ及び電源電力の波形を示す図である。図３は、別の電源電力の波形を示す図である。図４は、電源制御処理を示すフローチャートである。

まず、図２（ａ）～図３を参照して、外部電源ユニット３０Ａ側の動作を説明する。あらかじめ、超音波診断システム１Ａにおいて、外部電源ユニット３０Ａがケーブル３７を介して超音波診断装置１０Ａに接続されているものとする。この接続がされた場合に、使用される電源は、超音波診断装置１０Ａの内部電源としてのバッテリー１８よりも、外部電源としてのＡＣアダプター３２又はバッテリー３３が優先され、バッテリー３３よりもＡＣアダプター３２が優先されるものとする。

図２（ａ）に示すように、ＡＣアダプター３２のプラグ３２ａが商用電源のコンセントに接続されている場合を説明する。制御部３１Ａは、ＡＣアダプター３２による電源供給のため、スイッチ３４をオンする。また、制御部３１Ａは、バッテリー３３のバッテリー情報を参照し、バッテリー情報のＲＳＯＣが１００％でなく（満充電でなく）かつＦａｕｌｔ関連の情報が異常状態を示さない場合に、スイッチ３５をオンする。ＡＣアダプター３２は、ＡＣ電源による一定のＤＣ電圧の電源電力を出力する。ＡＣアダプター３２から出力された一定のＤＣ電圧の電源電力は、ミックス回路３６に入力されるとともに、バッテリー３３に供給されてバッテリー３３が充電される。ただし、バッテリー３３は、放電していなく充電されているため、制御部３１Ａは、バッテリー情報に対応する信号を生成しない。ミックス回路３６は、図２（ａ）に示す波形のように、時間に対する電圧の値が一定のＤＣ電圧の電源電力を出力する。

一定のＤＣ電圧の電源電力は、平滑回路１３及び信号ピックアップ回路１９に入力される。平滑回路１３は、入力されたＤＣ電圧の電源電力を平滑化して電源部１６へ出力する。信号ピックアップ回路１９は、バッテリー３３のバッテリー情報がないため、入力されたＤＣ電圧の電源電力からバッテリー情報の信号が取り出されず、デコード部２０を介してバッテリー情報の信号が制御部１１Ａに出力されない。

また、超音波診断システム１Ａにおいて、ＡＣアダプター３２のプラグ３２ａが商用電源のコンセントに接続され、バッテリー３３のバッテリー情報のＲＳＯＣが１００％であり（満充電であり）又はＦａｕｌｔ関連の情報が異常状態を示す場合に、制御部３１Ａは、スイッチ３４をオンし、スイッチ３５をオフする。ＡＣアダプター３２から出力された一定のＤＣ電圧の電源電力は、ミックス回路３６に入力される。ただし、バッテリー３３がミックス回路３６に未接続のため、制御部３１Ａは、バッテリー３３のバッテリー情報に対応する信号を生成しない。このため、ミックス回路３６は、図２（ａ）に示す波形のように、時間に対する電圧の値が一定のＤＣ電圧の電源電力を出力する。

図２（ｂ）に示すように、ＡＣアダプター３２のプラグ３２ａが商用電源のコンセントに接続されなく、バッテリー３３の残容量がある（ＲＳＯＣ＞０％）場合を説明する。制御部３１Ａは、バッテリー３３からＡＣアダプター３２への逆流防止のため、スイッチ３４をオフする。また、制御部３１Ａは、スイッチ３５をオンする。バッテリー３３から放電された一定のＤＣ電圧の電源電力は、ミックス回路３６に入力される。制御部３１Ａは、バッテリー３３のバッテリー情報の電力情報に応じて、バッテリー３３の出力電力値が所定値以上になった場合に、バッテリー３３から出力されたバッテリー情報をエンコードして信号を生成しミックス回路３６に出力する。

このとき、ミックス回路３６は、例えば、図２（ｂ）に示す波形のように、時間に対する電圧の値が一定のＤＣ電圧に、バッテリー３３のバッテリー情報に対応する一定振幅の信号を重畳（加算）した電源電力を出力する。

超音波診断装置１０Ａは、超音波診断装置１０Ａに入力される電源電力に電圧信号が重畳されていると、消費電力も高くなる。このため、バッテリー３３の出力電力値が所定値以上になった場合に電源電力に信号を重畳させ、通信の頻度、信号量を低下することで、超音波診断装置１０Ａの消費電力も低下するとともに、バッテリー３３が超音波診断装置１０Ａに接続（電源電力の放電）されたことを、重畳する信号により超音波診断装置１０Ａ側で認識するまでの時間を短縮する。

また、あらかじめ定義された信号に従って送受信プロトコルを決めておき、制御部３１Ａが、当該送受信プロトコルに応じてバッテリー情報をエンコードして信号を生成することで、バッテリー情報を伝達可能となる。制御部３１Ａは、バッテリー３３のバッテリー情報をエンコードし、周波数、振幅、パルス幅などを制御して信号を生成する。例えば、一度に送信する信号量に応じてパルス数を決める。例えば、パルス１発だと、バッテリー３３からの電源電力でＲＳＯＣが１０％以下、２発だとバッテリー３３からの電源電力でＲＳＯＣが１０％以上５０％以下というようにする。制御部３１Ａが、バッテリー３３のバッテリー情報を、所定周期、例えば１０分に１回送信すると決めておけば、超音波診断装置１０Ａ側もそれに応じて対応可能である。

バッテリー情報の信号が重畳された電源電力は、平滑回路１３及び信号ピックアップ回路１９に入力される。平滑回路１３は、入力されたＤＣ電圧の電源電力を平滑化して電源部１６へ出力する。信号ピックアップ回路１９は、入力されたＤＣ電圧の電源電力からバッテリー情報の信号をピックアップする。デコード部２０は、信号ピックアップ回路１９で取り出された信号をデコードして制御部１１Ａに出力する。

また、制御部３１Ａは、エンコードにより、図３に示すように、ＵＮＲＥＧ（Unregulated：一定電圧ではない電源の）電圧として、ＤＣ電圧レベルを複数段階に変えた信号を生成する構成としてもよい。

また、制御部３１Ａは、エンコードにより、ＣＡＮ（Controller Area Network）信号、８ｂ１０ｂなど、他の通信方式でコード化した信号を生成する構成としてもよい。ＣＡＮ信号は、自動車内部の通信などで採用されている通信のバス規格の信号である。８ｂ１０ｂは、８ビットデータを１０ビットデータに変換して転送する方法であり、信号線にクロック信号を埋め込んでおり、同一配線でデータとクロックとを転送する。本方式は、イーサネット（登録商標）（ＬＡＮ）、ＰＣＩｅ（Peripheral Component Interconnect express）、ＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）、ＵＳＢ３．０（ＳＳ（Super Speed））にも採用されている。これらのコード方式は、物理層及び転送レートはそれぞれの規格化されたインタフェースとは異なるが、信号伝送の方式として適用することで、通信プロトコルが既存のまま活用できるとともに、大容量の通信が必要な時に活用できる。

ついで、図４を参照して、超音波診断装置１０Ａ側の動作として、制御部１１Ａで実行される電圧制御処理を説明する。まず、制御部１１Ａは、充放電制御部１７に入力される電源電力の有無に応じて、外部電源ユニット３０Ａからの電源電力の入力があるか否かを判別する（ステップＳ１１）。外部電源電力の入力がある場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、制御部１１Ａは、デコード部２０からのデコード後のバッテリー情報の信号の有無に応じて、電源電力にバッテリー３３のバッテリー情報が含まれるか否かを判別する（ステップＳ１２）。

バッテリー情報が含まれる場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御部１１Ａは、電源電力がバッテリー３３から供給されている外部バッテリー駆動であり、外部バッテリー駆動であることを示し、入力されたバッテリー３３のバッテリー情報を示す表示情報を生成して表示部１２に表示するとともに、充放電制御部１７により、入力されるバッテリー１８のバッテリー情報に応じて、スイッチ１４，１５をオン／オフ制御して電源制御を行い（ステップＳ１３）、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１３の表示情報は、例えば、バッテリー３３のバッテリー情報のうちの、ＲＳＯＣを示す文字や図形などの情報と、Ｆａｕｌｔに関連する情報に対応する警告情報とを含む。また、ステップＳ１３において、バッテリー３３からバッテリー１８に充電するのは無駄であるとして、制御部１１Ａは、充放電制御部１７により、スイッチ１４をオンし、スイッチ１５をオフする制御を行う。

なお、ステップＳ１３において、バッテリー１８のバッテリー情報のＲＳＯＣが１００％でなく（満充電でなく）、Ｆａｕｌｔに関連する情報が異常状態を示さない場合に、制御部１１Ａは、充放電制御部１７により、スイッチ１４，１５をオンして、平滑回路１３、電源部１６を介して、超音波診断装置１０Ａの各部へ電源電力を供給させるとともに、バッテリー１８を充電する構成としてもよい。この構成では、ステップＳ１３において、バッテリー１８のバッテリー情報のＲＳＯＣが１００％であり（満充電）、又はＦａｕｌｔに関連する情報が異常状態を示す場合に、制御部１１Ａは、充放電制御部１７により、スイッチ１４をオンし、スイッチ１５をオフして、平滑回路１３、電源部１６を介して、各部へ電源電力を供給させる。

バッテリー情報が含まれない場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、電源電力がＡＣアダプター３２から供給されているＡＣ駆動であり、制御部１１Ａは、ＡＣ駆動であることを示し、バッテリー１８のバッテリー情報を示す表示情報を生成して表示部１２に表示するとともに、充放電制御部１７により、入力されるバッテリー１８のバッテリー情報に応じて、スイッチ１４，１５をオン／オフ制御して電源制御を行い（ステップＳ１４）、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１４において、バッテリー１８のバッテリー情報のＲＳＯＣが１００％でなく（満充電でなく）、Ｆａｕｌｔに関連する情報が異常状態を示さない場合に、制御部１１Ａは、充放電制御部１７により、スイッチ１４，１５をオンして、平滑回路１３、電源部１６を介して、超音波診断装置１０Ａの各部へ電源電力を供給させるとともに、バッテリー１８を充電する。また、ステップＳ１３において、バッテリー１８のバッテリー情報のＲＳＯＣが１００％であり（満充電）、又はＦａｕｌｔに関連する情報が異常状態を示す場合に、制御部１１Ａは、充放電制御部１７により、スイッチ１４をオンし、スイッチ１５をオフして、平滑回路１３、電源部１６を介して、各部へ電源電力を供給させる。

外部電源電力の入力がない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、制御部１１Ａは、電源電力がバッテリー１８から供給される内部バッテリー駆動であり、内部バッテリー駆動であることを示し、バッテリー１８のバッテリー情報を示す表示情報を生成して表示部１２に表示するとともに、充放電制御部１７により、入力されるバッテリー１８のバッテリー情報に応じて、スイッチ１４，１５をオン／オフ制御して電源制御を行い（ステップＳ１５）、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１５の表示情報は、例えば、バッテリー１８のバッテリー情報のうちの、ＲＳＯＣを示す文字や図形などの情報と、Ｆａｕｌｔに関連する情報に対応する警告情報とを含む。また、ステップＳ１５において、バッテリー１８のバッテリー情報のＦａｕｌｔに関連する情報が異常状態を示さない場合に、制御部１１Ａは、充放電制御部１７により、スイッチ１４をオフし、スイッチ１５をオンして、各部へ電源電力を供給させる。ステップＳ１５において、バッテリー１８のバッテリー情報のＦａｕｌｔに関連する情報が異常状態を示す場合に、例えば、制御部１１Ａは、充放電制御部１７により、スイッチ１４をオフし、スイッチ１５もオフして、各部への電源電力の供給を停止する。

なお、バッテリー１８のＲＳＯＣが少なくなってきたら（例えば所定値よりも低くなったら）、制御部１１Ａが、消費電力の低減のための動作をすることも可能である。例えば、必要に応じて、制御部１１Ａが、ＲＳＯＣに基づいて、低消費電力モードとして、待機電源モードであるスタンバイへの移行や、現在の状態の情報を記憶部へ一時的に保存するレジュームなどへの移行を活用して、消費電力の低減を図る。

以上、本実施の形態によれば、超音波診断装置１０Ａは、外部電源ユニット３０Ａから電源電力が供給される。超音波診断装置１０Ａは、外部のバッテリー３３を有する外部電源ユニット３０Ａから供給され、バッテリー３３の状態を示すバッテリー情報の信号が重畳された電源電力を平滑化する平滑回路１３と、平滑化された電源電力を超音波診断装置１０Ａ内の各部に供給する電源部１６と、外部電源ユニット３０Ａから供給された電源電力から、バッテリー３３のバッテリー情報の信号を取り出す信号ピックアップ回路１９と、取り出された信号をバッテリー情報にデコードするデコード部２０と、デコードされたバッテリー情報に応じた制御を行う制御部１１Ａと、を備える。

このため、電源ラインとしてのケーブル３７とは別の通信ラインを設けることなく、電源電力の供給元のバッテリー３３のバッテリー情報を超音波診断装置１０Ａに通知でき、超音波診断装置１０Ａ側でバッテリー３３のバッテリー情報を認識できる。

また、制御部１１Ａは、デコードされたバッテリー情報に基づく表示情報を生成して表示部１２に表示させる。このため、バッテリー３３のバッテリー情報を通知するので、使用者がバッテリー情報及びこれに基づく使用可能時間などを認識でき、必要な措置をとることができる。

また、バッテリー情報は、バッテリー３３の残容量情報を含む。制御部１１Ａは、デコードされた信号のバッテリー情報のＲＳＯＣに応じて、スタンバイや、レジュームなどの低消費電力モードへの移行を行う。このため、ＲＳＯＣに応じて、超音波診断装置１０Ａの省電力を図ることができる。

また、制御部１１Ａは、外部電源ユニット３０Ａから電源電力が供給された場合に、取り出された（デコードされた）信号があるか否かを判別し、取り出された信号がある場合に、バッテリー３３による電源電力の供給と判別し、取り出された信号がない場合に、外部電源ユニット３０ＡのＡＣアダプター３２のＡＣ電源による電源電力の供給と判別する。このため、電源電力に重畳された信号が来ないことをもってバッテリー３３からの接続がないことを認識でき、制御部１１Ａが電源電力の供給元（ＡＣアダプター３２又はバッテリー３３）に応じた表示情報の表示制御や電源制御を行うことができる。

また、超音波診断システム１Ａは、超音波診断装置１０Ａと、外部電源ユニット３０Ａと、を備える。外部電源ユニット３０Ａは、バッテリー３３から入力されるバッテリー情報から信号を生成する制御部３１Ａと、生成された信号をバッテリー３３から放電された電源電力に重畳するミックス回路３６と、を備える。このため、電源ラインとしてのケーブル３７とは別の通信ラインを設けることなく、電源電力の供給元のバッテリー３３のバッテリー情報を超音波診断装置１０Ａに通知できる。

また、ミックス回路３６は、バッテリー３３から放電された電源電力に、生成された信号を加算又は減算して重畳する。このため、信号を電源電力に容易に重畳できる。

また、制御部３１Ａは、周波数、振幅、パルス幅を制御して信号を生成する。このため、信号を適切に生成できる。

また、制御部３１Ａは、バッテリー情報をコード化して信号を生成する。このため、情報量の多い信号を容易に生成できる。

また、制御部３１Ａは、バッテリー３３の出力電力が所定閾値以上になったか否かを判別し、所定閾値以上になった場合に、バッテリー３３から入力されるバッテリー情報から信号を生成する。このため、バッテリー３３と超音波診断装置１０Ａとの間で常に情報を流すのではなく、バッテリー３３の電源電力の放電を電力消費で判断し、そこから通信を開始することで、情報を常に流すことによる無駄な電力を低下して超音波診断装置１０Ａの消費電力を低下できるとともに、情報通信によるノイズなどのリスクを下げることができる。さらに、バッテリー３３が超音波診断装置１０Ａに接続（電源電力の放電）されたことを、重畳する信号により超音波診断装置１０Ａ側で認識するまでの時間を短縮できる。

（変形例）
図５を参照して、上記実施の形態の変形例を説明する。図５は、電源電力に信号を重畳する場合の超音波診断システム１Ｂ及び電源電力の波形を示す図である。

図５に示すように、本変形例では、上記実施の形態の超音波診断システム１Ａに代えて、超音波診断システム１Ｂを用いる。超音波診断システム１Ｂは、超音波診断装置１０Ｂと、外部電源ユニット３０Ｂとを備える。超音波診断装置１０Ｂは、上記実施の形態の超音波診断装置１０Ａの制御部３１Ａを、制御部３１Ｂに代えた構成を有する。外部電源ユニット３０Ｂは、上記実施の形態のデコード部２０を、変換部としての復調部２１に代えた構成を有する。

制御部３１Ｂは、外部電源ユニット３０Ｂの各部を制御する制御部であり、バッテリー３３から出力されるバッテリー情報を変調するモジュレーター（変調部）としての機能、スイッチ３４，３５をオン／オフする機能などを有する。制御部３１Ｂは、マイコンなどのＣＰＵ、電源制御専用のＩＣなどで実現することができる。バッテリー３３のバッテリー情報の変調方式は、例えばアナログ信号を用いる変調方式として、ＦＭ（Frequency Modulation）変調、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調などが適用できる。これにより、アナログ信号としての伝送となり、混入する周波数を制限し、超音波診断システム１Ｂの回路へのノイズの影響を抑制する。

復調部２１は、信号ピックアップ回路１９から入力された信号を、制御部３１Ｂの変調方式に対応する復調方式で復調し、バッテリー３３のバッテリー情報として制御部１１Ａに出力する。

以上、本変形例によれば、制御部３１Ｂは、バッテリー３３のバッテリー情報を変調してアナログの信号を生成する。復調部２１は、電源電力から取り出されたアナログの信号を復調してバッテリー情報に変換する。このため、信号を適切に生成できるとともに、アナログ信号としての伝送となり、混入する周波数を制限し、超音波診断システム１Ｂの回路へのノイズの影響を抑制できる。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る好適な超音波診断システムの一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態及び変形例では、制御部１１Ａが、バッテリー３３のバッテリー情報に基づく表示情報を生成して表示部１２に表示する構成としたが、これに限定されるものではない。超音波診断装置１０Ａ，１０Ｂが、出力部として、アンプ、スピーカーなどの音声出力部を備え、制御部１１Ａが、バッテリー３３のバッテリー情報に基づく音声情報を生成して音声出力部に音声出力させる構成としてもよい。

また、以上の実施の形態及び変形例における超音波診断システム１Ａ，１Ｂを構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 超音波診断システム
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 超音波診断装置
１１Ａ，１１Ｃ，３１Ａ，３１Ｂ 制御部
１２ 表示部
１３ 平滑回路
１４，１５，３４，３５ スイッチ
１７ 充放電制御部
１８，３３ バッテリー
１９ 信号ピックアップ回路
２０ デコード部
２１ 復調部
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 外部電源ユニット
３２ ＡＣアダプター
３２ａ プラグ
３６ ミックス回路
３７ ケーブル

Claims (8)

1. 外部電源部から電源電力が供給される超音波診断装置と、
   前記外部電源部と、を備える超音波診断システムであって、
   前記超音波診断装置は、
   外部バッテリーを有する前記外部電源部から供給され、当該外部バッテリーの状態を示すバッテリー情報の信号が重畳された電源電力を平滑化する平滑部と、
   前記平滑化された電源電力を前記超音波診断装置内の各部に供給する電源部と、
   前記外部電源部から供給された電源電力から、前記バッテリー情報の信号を取り出す信号取出部と、
   前記取り出された信号をバッテリー情報に変換する変換部と、
   前記変換されたバッテリー情報に応じた制御を行う第１の制御部と、を備え、
   前記外部電源部は、
   前記外部バッテリーから入力されるバッテリー情報から前記信号を生成する第２の制御部と、
   前記生成された信号を前記外部バッテリーから放電された電源電力に重畳する重畳部と、を備え、
   前記第２の制御部は、前記外部バッテリーの出力電力が所定閾値以上になったか否かを判別し、所定閾値以上になった場合に、前記外部バッテリーから入力されるバッテリー情報から前記信号を生成し、前記外部バッテリーの出力電力が所定閾値未満である場合に、前記バッテリー情報から前記信号を生成しない超音波診断システム。
2. 前記第１の制御部は、前記変換されたバッテリー情報に基づく出力情報を生成して出力部に出力させる請求項１に記載の超音波診断システム。
3. 前記バッテリー情報は、前記外部バッテリーの残容量情報を含み、
   前記第１の制御部は、前記変換された信号のバッテリー情報の残容量情報に応じて、低消費電力モードへの移行を行う請求項１又は２に記載の超音波診断システム。
4. 前記第１の制御部は、前記外部電源部から電源電力が供給された場合に、前記取り出された信号があるか否かを判別し、前記取り出された信号がある場合に、前記外部バッテリーによる電源電力の供給と判別し、前記取り出された信号がない場合に、前記外部電源部の交流電源による電源電力の供給と判別する請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
5. 前記重畳部は、前記外部バッテリーから放電された電源電力に前記生成された信号を加算又は減算して重畳する請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
6. 前記第２の制御部は、周波数、振幅、パルス幅を制御して前記信号を生成する請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
7. 前記第２の制御部は、前記バッテリー情報をコード化して前記信号を生成する請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
8. 前記第２の制御部は、前記バッテリー情報を変調してアナログの前記信号を生成し、
   前記変換部は、前記取り出されたアナログの信号を復調してバッテリー情報に変換する請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波診断システム。

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