JP7370874B2 - 電圧出力装置、および超音波診断装置 - Google Patents

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、電圧出力装置、および超音波診断装置に関する。

超音波プローブを含む超音波診断装置が知られている。超音波診断装置において、パルスインバージョン法と称される手法が用いられる。パルスインバージョン法とは、超音波の発信と受信を２回セットで行い、１回目の送信信号と２回目の送信信号の正負を逆にしておき、１回目の受信信号と２回目の受信信号を足し合わせることで基本波の成分を打ち消し、高調波を増幅しつつ取り出す手法である。例えば１回目の送信信号は正の電圧から開始される信号（正圧先行の信号）であり、２回目の送信信号は負の電圧から開始される信号（負圧先行の信号）である。この関係は逆でもよい。正圧先行の信号と負圧先行の信号は、正負対称になることが好ましい。

送信信号を生成する回路（電圧出力回路）は、例えば正の電圧信号を生成する正側回路と、負の電圧信号を生成する負側回路とを備え、正側回路と負側回路のそれぞれに、ＦＥＴ（Field-Effect Transistor）などのトランジスタが使用される。上記の正圧先行の信号と負圧先行の信号の正負対称性を確保するために、正の電圧信号と負の電圧信号の絶対値を近いものにする必要がある。このために、理想的には、正の電源電圧と負の電源電圧の絶対値を等しくし、特性の等しいＦＥＴを正側回路と負側回路のそれぞれに配置することが望ましい。

しかしながら、現実的には電源回路の特性の違い、ＦＥＴの特性の違いによって、同じ制御信号を正の電源回路と負の電源回路のそれぞれに与えた場合でも、正の電圧信号と負の電圧信号の絶対値が相違してしまう場合があった。このため、正圧先行の信号と負圧先行の信号の正負対称性が低下し、超音波画像の画質が低下する場合があった。

特開２０１２－１７０７９３号公報 特開２０１７－１２４０２５号公報 実開昭５９－５３０１５号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題は、正の電圧信号と負の電圧信号の絶対値が等しくなるように電源回路を制御することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態の電圧出力装置は、第１電源回路と、第２電源回路と、出力回路と、制御信号決定部とを持つ。第１電源回路は、正の電圧を生成する。第２電源回路は、負の電圧を生成する。出力回路は、前記第１電源回路により生成された正の電圧に基づく正の電圧信号と、前記第２電源回路により生成された負の電圧に基づく負の電圧信号とのいずれかを選択的に出力端子に出力する。制御信号決定部は、正の電圧信号と負の電圧信号との絶対値における差が小さくなるように、第１電源回路に与える第１制御信号と第２電源回路に与える第２制御信号とを異なる値に決定する。

第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成の一例を示す図。 第１の実施形態に係る矩形波パルサー１２０の構成の一例を示す図。 図２に示す構成において実現される、第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１、第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２、および出力電圧ＶＯＵＴの変化の一例を示す図。 制御信号決定機能１７３による処理の原理について説明するための図。 参照情報１６４の内容の一例を示す図。 参照情報１６４の内容の他の一例を示す図。 第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａの構成の一例を示す図。 測定回路１８０の一例を示す図。 参照情報処理機能１７４により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート。 参照情報処理機能１７４が参照情報１６４を生成または更新する手法について説明するための図。 参照情報処理機能１７４が参照情報１６４を生成または更新する手法について説明するための図。 参照情報処理機能１７４が参照情報１６４を生成または更新する手法について説明するための図。

以下、図面を参照しながら、実施形態の電圧出力装置、および超音波診断装置について説明する。

（第1の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電圧出力装置を含む超音波診断装置１の構成の一例を示す図である。超音波診断装置１は、例えば、超音波プローブ１０と、本体装置１００とを備える。本体装置１００は、ネットワークＮＷ、入力装置２００、およびモニタ２１０と有線または無線により接続される。ネットワークＮＷは、例えば、ＷＡＮ（Wide Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等を含む。

超音波プローブ１０は、被検体の身体に当接または近接させた状態で使用される。超音波プローブ１０は、被検体の身体に指向性を有する超音波を発信し、反射された超音波（反射波）を受信して、反射波に基づくエコー信号を本体装置１００に出力する。超音波プローブ１０は、複数の超音波振動子１２を備える。超音波振動子１２は、例えば水晶振動子である。超音波プローブ１０は、更に、超音波振動子１２のそれぞれに設けられる整合層、及び超音波振動子１２のから後方（被検体と反対側）への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。超音波プローブ１０は、本体装置１００に対して着脱自在であってよい。複数の超音波振動子１２は、一列に、或いは二次元配列など任意の配列方法で超音波プローブ１０に配列される。

本体装置１００は、超音波プローブ１０から取得したエコー信号に基づいて、超音波画像を生成する。本体装置１００は、例えば、送信回路１１０と、受信回路１５０と、信号処理回路１６０と、記憶回路１６２と、通信インターフェース１６６と、入力インターフェース１６８と、処理回路１７０とを備える。

送信回路１１０は、処理回路１７０のシステム制御機能１７２によって制御される。送信回路１１０は、超音波プローブ１０に駆動信号（送信パルス）を供給する（電圧を印加する）。送信回路１１０は、例えば、正側電源回路１１２と、負側電源回路１１４と、矩形波パルサー１２０と、トリガーコントローラ１３０とを備える。送信回路１１０は、例えば、一以上の超音波振動子１２の集合であるチャネルに対応した数の、矩形波パルサー１２０およびトリガーコントローラ１３０を備える。なお、トリガーコントローラ１３０は、複数の矩形波パルサー１２０に対して一つ設けられてもよい。以下の説明では、チャネルは一つの超音波振動子１２を含み、一つの矩形波パルサー１２０は一つの超音波振動子１２に対応して設けられているものとする。

正側電源回路１１２と、負側電源回路１１４のそれぞれは、制御信号（例えば電圧を指定する信号）が与えられると、継続的に所望の電圧を発生可能なものであれば、如何なる回路でも構わない。

トリガコントローラ１３０は、処理回路１７０等から供給されるクロック信号に基づくレート周波数で、レートパルスを繰り返し発生させる。

矩形波パルサー１２０は、トリガコントローラ１３０によって発生させられたレートパルスに基づくタイミングで駆動信号を生成し、対応する超音波振動子１２に供給する。矩形波パルサー１２０は、例えば、コンプリメンタリ構成の一対のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）と、各々のＭＯＳＦＥＴに直列に接続される分離用ダイオードとを含む。矩形波パルサー１２０の具体的態様については後述する。

受信回路１５０は、超音波プローブ１０から取得したエコー信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成する。受信回路１５０は、例えば、チャネルごとに、送受信分離スイッチ（ＴＲＳＷ）１５２と、増幅器（ＡＭＰ）１５４と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５６と、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１５８とを備える。ＴＲＳＷ１５２は、エコー信号を受信することが想定される期間において、エコー信号をＡＭＰ１５４に出力する状態に切り替わる。ＡＭＰ１５４は、エコー信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行なう。ＬＰＦ１５６は、ゲイン補正処理が行われたエコー信号に対して高周波除去処理を行う。ＡＤＣ１５８は、高周波除去処理が行われたエコー信号をデジタル信号（受信信号）に変換する。

信号処理回路１６０は、ハーモニックイメージングのための処理を行う。ハーモニックイメージングとは、発信される超音波のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数成分を画像化する手法である。ハーモニックイメージングにはパルスインバージョン法やフィルター法等が存在するが、以下の説明ではパルスインバージョン法が用いられるものとする。信号処理回路１６０は、ハーモニックイメージングのための処理に加えて、包絡線検波処理、対数増幅処理、周波数解析処理、血流信号抽出処理、ドプラスペクトラム画像生成処理等を行ってもよい。信号処理回路１６０による処理結果は、記憶回路１６２に格納される。

記憶回路１６２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などのうち一部または全部を含む。記憶回路１６２は、処理回路１７０が実行するプログラムを予め格納しており、更に、本体装置１００の各部による処理結果を格納する。記憶回路１６２は、非一時的記憶媒体を含む。記憶回路１６２には、参照情報１６４が格納される。

通信インターフェース１６６は、ネットワークＮＷを介して外部装置２２０と接続され、外部装置２２０と通信する。外部装置２２０は、例えば、各種の医用画像のデータを管理するＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベース装置、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベース装置等である。また、外部装置２２０は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、核医学診断装置、及びＸ線診断装置等、超音波診断装置１以外の医用画像診断装置であってもよい。なお、外部装置２２０との通信の規格は、例えば、ＤＩＣＯＭ（digital imaging and communication in medicine）である。

入力インターフェース１６８は、入力装置２００を介して、ユーザからの各種指示を受け付ける。入力装置２００は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネルおよびタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ）等である。入力インターフェース１６８は、入力装置２００から入力される操作指示を電気信号に変換し、内部バス等を介して電気信号を処理回路１７０等に出力する。入力インターフェース１６８は、前述したマウスやキーボード等の物理的な操作部品と接続されるものに限らず、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を無線信号として取得するものであってもよい。入力装置２００は、例えば、超音波プローブ１０が発信する超音波の強さを指定する操作を受け付ける。超音波の強さは、例えば１００段階程度で受け付けられる。

処理回路１７０は、例えば、システム制御機能１７２と、画像生成機能１７６とを備える。処理回路１７０は、例えば、ハードウェアプロセッサが記憶回路１６２に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。

ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ））などの回路（circutry）を意味する。記憶回路１６２にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。

システム制御機能１７２は、超音波診断装置１の入出力、及び超音波送受信等の基本動作を制御する。システム制御機能１７２は、クロック信号を送信回路１１０に供給したり、矩形波パルサー１２０に第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１および第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２を供給する処理を行う。システム制御機能１７２は、制御信号決定機能１７３を備える。制御信号決定機能１７３は、正側電源回路１１２に制御信号（第１制御信号）を供給したり、負側電源回路１１４に制御信号（第２制御信号）を供給したりする処理を行う。詳しくは、後述する。

画像生成機能１７４は、信号処理回路１６０による処理結果に基づいて、超音波画像データを生成する。例えば、画像生成機能１７４は、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。超音波画像データに基づく超音波画像は、例えば、モニタ２１０によって表示される。モニタ２１０は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイである。画像生成機能１７４は、生成した超音波画像データに対し、更に、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正、及びＲＧＢ変換などの処理を実行してもよい。

図２は、第１の実施形態に係る矩形波パルサー１２０の構成の一例を示す図である。矩形波パルサー１２０は、正側駆動回路１２０Ｐと、負側駆動回路１２０Ｎとを備える。正側駆動回路１２０Ｐは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ１２１と、反転回路１２２と、ダイオード１２３とを備える。ＭＯＳＦＥＴ１２１のソースには、正側電源回路１１２の出力電圧である正側駆動電圧ＨＶＰが印加される。正側駆動電圧ＨＶＰは正の電圧である。ＭＯＳＦＥＴ１２１のゲートは、反転回路１２２を介して、第１入力端子ＩＴ１が接続されている。第１入力端子ＩＴ１には、第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１が印加される。ＭＯＳＦＥＴ１２１のドレインは、ダイオード１２３のアノードに接続されている。ダイオード１２３のカソードは、送信回路１１０の（矩形波パルサー１２０の）出力端子ＯＴに接続されている。負側駆動回路１２０Ｎは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ１２６と、ダイオード１２８とを備える。ＭＯＳＦＥＴ１２６のソースには、負側電源回路１１４の出力電圧である負側駆動電圧ＨＶＮが印加される。負側駆動電圧ＨＶＮは、負の電圧である。ＭＯＳＦＥＴ１２６のゲートは、第２入力端子ＩＴ２に接続されている。第２入力端子ＩＴ２には、第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２が印加される。ＭＯＳＦＥＴ１２６のドレインは、ダイオード１２８のカソードに接続されている。ダイオード１２８のアノードは、送信回路１１０の出力端子ＯＴに接続されている。ダイオード１２３および１２８は、整流ダイオードである。

図３は、図２に示す構成において実現される、第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１、第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２、および出力電圧ＶＯＵＴの変化の一例を示す図である。第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１、および第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２は、例えば、システム制御機能１７２によって生成される。なお、図示する第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１と第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２のパターンはあくまで一例であり、任意に変更されてよい。

時刻ｔ１～ｔ４までの第１発信期間において、システム制御機能１７２は、第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１をＨｉｇｈ状態にし、次いで第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１をＬｏ状態にすると共に第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２をＨｉｇｈ状態にし、次いで第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２をＬｏ状態にすると共に第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１をＨｉｇｈ状態にする。この結果、出力電圧ＶＯＵＴは、ＨＶＰ＃→ＨＶＮ＃→ＨＶＰ＃の順に変化する。

第１発信期間が終了する時刻ｔ４以降において、超音波診断装置１は、第１受信期間に移行する。第1受信期間において、超音波診断装置１は、被検体の体内で反射された超音波を受信し、記憶回路１６２に記憶させておく。

時刻ｔ５～ｔ８までの第２発信期間において、システム制御機能１７２は、第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２をＨｉｇｈ状態にし、次いで第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２をＬｏ状態にすると共に第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１をＨｉｇｈ状態にし、次いで第１トリガ信号Ｔｒｉｇ１をＬｏ状態にすると共に第２トリガ信号Ｔｒｉｇ２をＨｉｇｈ状態にする。この結果、出力電圧ＶＯＵＴは、ＨＶＰ＃→ＨＶＮ＃→ＨＶＰ＃の順に変化する。

第２発信期間が終了する時刻ｔ８以降において、超音波診断装置１は、第２受信期間に移行する。第２受信期間において、超音波診断装置１は、被検体の体内で反射された超音波を受信し、記憶回路１６２に記憶させる。そして、信号処理回路１６０は、ハーモニックイメージングのための処理を行い、処理結果を記憶回路１６２に記憶させる。以下、第１発信期間、第１受信期間、第２発信期間、および第２受信期間を繰り返すことで、被検体の超音波画像が生成される。

ここで、正側駆動電圧ＨＶＰと正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃の関係、および負側駆動電圧ＨＶＮと負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃の関係は、一致することが望ましいが、ＭＯＳＦＥＴ１２１とＭＯＳＦＥＴ１２６のオン抵抗の相違などによって、一致しない場合があり得る。このため、正側駆動電圧ＨＶＰと正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃との差分の絶対値が、負側駆動電圧ＨＶＮと負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃との差分の絶対値と異なる場合があり得る。また、正側電源回路１１２に与える第１制御信号ＨＶＰ＊（電圧を指定する信号であるものとする）と正側駆動電圧ＨＶＰの関係、および負側電源回路１１４に与える第２制御信号ＨＶＮ＊（電圧を指定する信号であるものとする）と負側駆動電圧ＨＶＮの関係も、一致することが望ましいが、正側電源回路１１２と負側電源回路１１４の特性の相違によって、一致しない場合があり得る。このため、第１制御信号ＨＶＰ＊と正側駆動電圧ＨＶＰの差分が、第２制御信号ＨＶＮ＊と負側駆動電圧ＨＶＮの差分と異なる場合があり得る。

従って、仮に正側電源回路１１２と負側電源回路１１４に同じ制御信号を与えたとしても、正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃と、負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃の絶対値が一致しない場合があり得る。図３の例では、正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃よりも、負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃の絶対値の方が大きくなっている。これらが一致しないと、第１発信期間における出力電圧ＶＯＵＴと、第２発信期間における出力電圧ＶＯＵＴとが正負対称とならなくなり、パルスインバージョン法を実施する際に悪影響を及ぼす場合がある。

そこで、制御信号決定機能１７３は、正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃と、負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃との絶対値における差を小さくするために、正側電源回路１１２に与える第１制御信号ＨＶＰ＊と負側電源回路に与える第２制御信号ＨＶＮ＊が異なる場合を含むように設定された参照情報１６４に従って、第１制御信号ＨＶＰ＊と第２制御信号ＨＶＮ＊のそれぞれを決定する。

図４は、制御信号決定機能１７３による処理の原理について説明するための図である。図４の左図は、第１制御信号ＨＶＰ＊の変化に対する正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃の推移を示す図であり、図４の右図は、第２制御信号ＨＶＮ＊の変化に対する負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃の推移を示す図である。図示するように、ある目標電圧Ｈｔｇｔを絶対値として出力するため必要な第１制御信号Ｈ１Ｐ＊と、同じ目標電圧Ｈｔｇｔを絶対値として出力するため必要な第２制御信号Ｈ１Ｎ＊は、絶対値において同じ値とならない場合がある。参照情報１６４は、所望の出力電圧ＶＯＵＴを出力するために必要な第１制御信号ＨＶＰ＊および第２制御信号ＨＶＮ＊を決定するための情報である。

図５は、参照情報１６４の内容の一例を示す図である。図示するように、参照情報１６４は、例えば、出力電圧ＶＯＵＴの目標値に対して、基準制御信号と、第１制御信号ＨＶＰ＊に関する補正量、および第２制御信号ＨＶＮ＊に関する補正量とが対応づけられた情報である。図５における各種の値は、いずれも絶対値を意味している。より具体的には、図５におけるＶＯＵＴ目標値および基準制御信号はＧＮＤを基準とした電圧の絶対値である。参照情報１６４は、予め超音波診断装置１について測定を行うことで得られた測定値に基づいて作成されたものである。上記の測定によって、基準制御信号に対して第１制御信号ＨＶＰ＊に関する補正量を加算した値を第１制御信号として正側電源回路１１２に与えると、ＶＯＵＴ目標値の電圧が正側駆動回路１２０Ｐから出力され、基準制御信号に対して第２制御信号ＨＶＮ＊に関する補正量を加算した値を第２制御信号として負側電源回路１１４に与えると、ＶＯＵＴ目標値を絶対値とする電圧が負側駆動回路１２０Ｐから出力されることが予め判明している。

制御信号決定機能１７３は、例えば、入力装置２００により受け付けられた超音波プローブ１０が発信する超音波の強さに基づいて、出力電圧ＶＯＵＴの目標値を導出する。そして、制御信号決定機能１７３は、導出した出力電圧ＶＯＵＴの目標値に対応する基準制御信号と補正量を参照情報１６４から読み出し、読み出した情報に基づいて第１制御信号ＨＶＰ＊と第２制御信号ＨＶＮ＊を決定する。例えば、出力電圧ＶＯＵＴの目標値が１１［Ｖ］である場合、制御信号決定機能１７３は、基準制御信号である１１．５［Ｖ］に第１制御信号ＨＶＰ＊に関する補正量（ゼロ）を加算して、第１制御信号ＨＶＰ＊を１１．５［Ｖ］に決定する。また、制御信号決定機能１７３は、基準制御信号である１１．５［Ｖ］に第２制御信号ＨＶＮ＊に関する補正量（マイナス０．１［Ｖ］）を加算して、第２制御信号ＨＶＮ＊の絶対値を１１．４［Ｖ］に決定する。

参照情報１６４は、基準制御信号と補正量がセットになった情報ではなく、出力電圧ＶＯＵＴと、それに対応する第１制御信号と第２制御信号の値（正解値）とが対応付けられた情報であってもよい。図６は、参照情報１６４の内容の他の一例を示す図である。図示するように、参照情報１６４は、例えば、出力電圧ＶＯＵＴの目標値に対して、第１制御信号の値と、および第２制御信号の値とが対応づけられた情報であってもよい。図６における各種の値は、いずれも絶対値を意味している。この場合、制御信号決定機能１７３は、導出した出力電圧ＶＯＵＴの目標値に対応する第１制御信号の値と第２制御信号の値とを参照情報１６４から読み出し、読み出した情報をそれぞれ第１制御信号ＨＶＰ＊および第２制御信号ＨＶＮ＊の絶対値とする。

以上説明した第１の実施形態によれば、正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃と、負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃との絶対値における差を小さくするために、正側電源回路１１２に与える第１制御信号ＨＶＰ＊と負側電源回路１１４に与える第２制御信号ＨＶＮ＊が異なる場合を含むように設定された参照情報１６４に従って、第１制御信号ＨＶＰ＊と第２制御信号ＨＶＮ＊のそれぞれを決定することで、正側駆動回路１２０Ｐの出力電圧ＨＶＰ＃と負側駆動回路１２０Ｎの出力電圧ＨＶＮ＃とを絶対値において近づける（好ましくは、一致させる）ことができる。すなわち、正の電圧信号と負の電圧信号の絶対値が等しくなるように正側電源回路１１２と負側電源回路１１４とを制御することができる。

第１の実施形態において、正側電源回路１１２が第１電源回路の一例であり、負側電源回路１１４が第２電源回路の一例であり、矩形波パルサー１２０が出力回路の一例であり、制御信号決定機能１７３が制御信号決定部の一例である。また、ＭＯＳＦＥＴ１２１が第１スイッチの一例であり、ダイオード１２３が第１ダイオードの一例であり、ＭＯＳＦＥＴ１２６が第２スイッチの一例であり、ダイオード１２８が第２ダイオードの一例である。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａの構成の一例を示す図である。第１実施形態と共通する構成要素に関しては、同じ符号を付しており、それらについて再度の説明を省略する。超音波診断装置１Ａは、第１実施形態の超音波診断装置１と比較すると、システム制御機能１７２が参照情報処理機能１７４を備え、更に、測定回路１８０を備える点で相違する。以下、これらの相違点を中心に説明する。図７では測定回路１８０が本体装置１００の外に設けられているように示しているが、測定回路１８０は本体装置１００に内蔵されてもよいし、超音波プローブ１０に内蔵されてもよい。また、測定回路１８０は超音波診断装置１Ａの外部装置（外付けの装置）であってもよい。

測定回路１８０は、送信回路１１０の出力端子ＯＴにおける電圧を測定する。図８は、測定回路１８０の一例を示す図である。本図において、ハイフン以下の数字は前述したチャネルを表すものとする。矩形波パルサー１２０－ｋの出力端子ＯＴ－ｋには、超音波振動子１２－ｋが接続されている（ｋ＝１、２、３、４、…（チャネルの数））。測定回路１８０は、例えば、ｋ個の第１分圧抵抗１８１－ｋ（ｋ＝１、２、３、４、…）と、第２分圧用抵抗１８２と、電圧センサ１８３とを備える。第１分圧抵抗１８１－ｋは、一旦が出力端子ＯＴ－ｋに接続されており、多端が他の第１分圧抵抗１８１－ｋと合流点１８４で合流して第２分圧抵抗１８２に接続されている。第２分圧抵抗１８２における合流点１８４に接続される側と反対側の端部は、グランド端子に接続されている。電圧センサ１８３は、合流点１８４の電圧を測定する。なお、係る構成はあくまで一例であり、チャネルごとに電圧センサまたは電流センサが設けらてもよい。その場合、電圧センサまたは電流センサは、超音波振動子１２とグランド端子との間などに設けられてもよい。

参照情報処理機能１７４は、測定回路１８０の電圧センサ１８３により測定された電圧に基づいて、新規に参照情報１６４を生成し、または既に作成した参照情報１６４を更新する。参照情報処理機能１７４は、超音波診断装置１Ａの外部のコンピュータ装置の機能であってもよい。

図９は、参照情報処理機能１７４により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、参照情報処理機能１７４は、最初のチャネルを選択する（ステップＳ１００）。選択されているチャネルをｋとする。次に、参照情報処理機能１７４は、正側制御信号ＨＶＰ＊と負側制御信号ＨＶＮ＊とを初期値に設定する（ステップＳ１０２）。

次に、参照情報処理機能１７４は、正側制御信号ＨＶＰ＊を正側電源回路１１２に与えた状態で矩形波パルサー１２０－ｋの正側駆動回路１２０Ｐを駆動し（ステップＳ１０４）、測定回路１８０を用いて出力電圧ＶＯＵＴを測定する（ステップＳ１０６）。また、参照情報処理機能１７４は、負側制御信号ＨＶＮ＊を負側電源回路１１４に与えた状態で矩形波パルサー１２０－ｋの負側駆動回路１２０Ｎを駆動し（ステップＳ１０８）、測定回路１８０を用いて出力電圧ＶＯＵＴを測定する（ステップＳ１１０）。

次に、参照情報処理機能１７４は、正側制御信号ＨＶＰ＊と負側制御信号ＨＶＮ＊の絶対値を所定値だけ増加させ（ステップＳ１１２）、正側制御信号ＨＶＰ＊と負側制御信号ＨＶＮ＊の絶対値のそれぞれ（ここでは両者は同じである）が上限値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１１４）。上限値とは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ１２１、１２６の耐圧付近の値である。正側制御信号ＨＶＰ＊と負側制御信号ＨＶＮ＊の絶対値のそれぞれが上限値を超えていないと判定した場合、参照情報処理機能１７４は、ステップＳ１０４に処理を戻す。

正側制御信号ＨＶＰ＊と負側制御信号ＨＶＮ＊の絶対値のそれぞれが上限値を超えたと判定した場合、参照情報処理機能１７４は、チャネルを全て選択し終えたか否かを判定する（ステップＳ１１６）。チャネルを全て選択し終えていないと判定した場合、参照情報処理機能１７４は、次のチャネル（まだ選択していないチャネル）を選択し（ステップＳ１１８）、ステップＳ１０２に処理を戻す。チャネルを全て選択し終えたと判定した場合、参照情報処理機能１７４は、ステップＳ１０６およびＳ１１０で測定した測定値に基づいて、参照情報１６４を生成または更新する（ステップＳ１２０）。

図１０～図１２は、参照情報処理機能１７４が参照情報１６４を生成または更新する手法について説明するための図である。図１０は、図９のフローチャートの処理によって収集された正側測定値および負側測定値と、参照情報処理機能１７４によって計算される正側平均値および負側平均値とを示している。図示するように、測定値は正側、負側のそれぞれについて、制御信号の値ごと、およびチャネルごとに求められる。参照情報処理機能１７４は、例えば、正側と負側のそれぞれについて、制御信号の値ごとに平均値（算術平均）を求め、以降の処理に使用する。なお、参照情報処理機能１７４は、算術平均に代えて、幾何平均、調和平均、トリム平均、或いは加重和など、測定値に対して統計的な任意の処理を行ってもよい。すなわち、参照情報処理機能１７４は、平均値に限らず、任意の統計的な処理を行った値を求めてもよい。

図１１および図１２は、参照情報処理機能１７４が補正量を求める様子を示している。図１１に示すように、参照情報処理機能１７４は、例えば、各制御信号に対応する出力電圧ＶＯＵＴの目標値と正側平均値と負側平均値とをそれぞれ比較し、差がある場合には差分を補正量とする。

図１１に示す手法に代えて、線形補間やカーブフィッティングなどの手法によって、より正確に補正量を求めてもよい。図１２は、線形補間によって補正量を求める様子を示している。例えば、制御信号＝７０．５［Ｖ］であるレコードに着目する。参照情報処理機能１７４は、正側平均値が出力電圧ＶＯＵＴの目標値と異なっているのを発見する（図中（１））。すると、参照情報処理機能１７４は、出力電圧ＶＯＵＴの目標値である７０［Ｖ］に最も近い正側平均値を探索する（図中（２））。図１２の例では制御信号＝７２．５［Ｖ］であるレコードの正側平均値である７０．４［Ｖ］が７０［Ｖ］に最も近い。次に、参照情報処理機能１７４は、探索結果として最も近かった正側平均値が、着目する制御信号の値に対応する出力電圧ＶＯＵＴの目標値よりも大きい場合は一つ小さい正側平均値を求め、出力電圧ＶＯＵＴの目標値よりも小さい場合は一つ大きい正側平均値を求める（図中（３））。図１２の例では制御信号＝７１．５［Ｖ］であるレコードの正側平均値である６９．４［Ｖ］が、７０．４［Ｖ］に比して一つ小さい正側平均値として求められる。こうして二つの値が求められると、参照情報処理機能１７４は、６９．４［Ｖ］と７０．４［Ｖ］との線形補間によって、制御信号＝７０．５［Ｖ］に対応する正側補正量を導出する（図中（４））。線形補間は、例えば以下の式（１）に従って行われる。

（正側補正量）＝（７１．５×α１＋７２．５×α２）－７０．５
但し、 α１＝（７０．４－７０）／（７０．４－６９．４）
α２＝１－α１ …（１）

このようにして正側補正量と負側補正量を求めると、参照情報処理機能１７４は、求めた正側補正量と負側補正量を用いて参照情報１６４を新たに生成し、または既に生成されている参照情報１６４を更新する。その形態は、補正量を参照情報１６４に記述する形（図５参照）でもよいし、正解値を参照情報１６４に記述する形でもよい。参照情報１６４が生成または更新された後は、第１の実施形態で説明したように、参照情報１６４に従って、制御信号決定機能１７３が正側電源回路１１２に与える制御信号（第１制御信号）および負側電源回路１１４に与える制御信号（第２制御信号）を決定する。

既に生成されている参照情報１６４を更新するタイミングは、経年劣化を考慮して所定期間（例えば１か月ごと、１年ごとといった期間）おきに到来するタイミングであってもよいし、正側電源回路１１２や負側電源回路１１４などを交換したタイミングであってもよい。

上記の説明では、参照情報処理機能１７４は、全てのチャネルごとに測定値を取得して平均値を求めるものとしたが、参照情報処理機能１７４は、全てのチャネルから選択された一部のチャネルについてのみ測定値を取得して平均値を求めてもよい。例えば、参照情報処理機能１７４は、チャネル１、チャネル４、チャネル７、…というように３つおきに測定値を取得してもよい。また、チャネルごとに測定値を取得するのに代えて、一回で全チャネル或いは一部のチャネルを同時に駆動し、平均値に相当する電圧を一度に測定してもよい。

測定回路１８０の態様は図８に示すものに限らず、チャネルごとの出力電圧ＶＯＵＴを個別に測定可能なものであってもよい。この場合、参照情報処理機能１７４は、一度に全てのチャネル、或いは選択された一部のチャネルについて測定値を取得することができる。

正側電源回路１１２、負側電源回路１１４、ＭＯＳＦＥＴ１２１、およびＭＯＳＦＥＴ１２６などの構成要素は、制御信号（出力電圧ＶＯＵＴ）についての低電圧領域（出力電圧ＶＯＵＴが線形を示す線形領域）においては誤差が生じにくい傾向にあるので、参照情報処理機能１７４は、制御信号（出力電圧ＶＯＵＴ）についての高電圧領域（出力電圧ＶＯＵＴが線形から乖離する非線形領域）だけ測定値を取得して参照情報１６４を求めるようにしてもよい。低電圧領域とは、制御信号または出力電圧ＶＯＵＴが所定電圧以下の領域であり、高電圧領域とは、制御信号または出力電圧ＶＯＵＴが上記所定電圧を超える領域である。

参照情報処理機能１７４は、低電圧領域において測定値を取得する制御信号の値の間隔を、高電圧領域において測定値を取得する制御信号の値の間隔よりも広くしてもよい。この場合、参照情報１６４も、低電圧領域における制御信号の値の間隔が高電圧領域における制御信号の値の間隔よりも広くなるように生成される。この場合、制御信号決定機能１７３は、出力しようとする制御信号の値が参照情報１６４に存在しない場合、線形補間などによって前後の値から補正量または正解値を取得する。

以上説明した第２の実施形態によれば、正の電圧信号と負の電圧信号の絶対値が等しくなるように正側電源回路１１２と負側電源回路１１４とを制御するための参照情報１６４を好適に生成または更新することができる。

第２の実施形態において、正側電源回路１１２が第１電源回路の一例であり、負側電源回路１１４が第２電源回路の一例であり、矩形波パルサー１２０が出力回路の一例であり、制御信号決定機能１７３が制御信号決定部の一例であり、測定回路１８０が測定回路の一例であり、参照情報処理機能１７４が参照情報処理部の一例である。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、正の電圧を生成する第１電源回路（１１２）と、負の電圧を生成する第２電源回路（１１４）と、第１電源回路により生成された正の電圧に基づく正の電圧信号と、第２電源回路により生成された負の電圧に基づく負の電圧信号とのいずれかを選択的に出力端子に出力する出力回路（１２０）と、正の電圧信号と負の電圧信号との絶対値における差が小さくなるように、第１電源回路に与える第１制御信号と第２電源回路に与える第２制御信号とを異なる値に決定する制御信号決定部（１７３）と、を備えることにより、正の電圧信号と負の電圧信号の絶対値が等しくなるように電源回路を制御することができる。

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同様に、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ものである。

１、１Ａ 超音波診断装置
１０ 超音波プローブ
１２ 超音波振動子
１００ 本体装置
１１０ 送信回路
１１２ 正側電源回路
１１４ 負側電源回路
１２０ 矩形波パルサー
１３０ トリガコントローラ
１５０ 受信回路
１６２ 記憶回路
１６４ 参照情報
１７０、１７０Ａ 処理回路
１７２ システム制御機能
１７３ 制御信号決定機能
１７４ 参照情報処理機能

Claims (9)

1. 正の電圧を生成する第１電源回路と、
   負の電圧を生成する第２電源回路と、
   前記第１電源回路により生成された正の電圧に基づく正の電圧信号と、前記第２電源回路により生成された負の電圧に基づく負の電圧信号とのいずれかを選択的に出力端子に出力する出力回路と、
   前記正の電圧信号と前記負の電圧信号との絶対値における差が小さくなるように、前記出力端子に出力すべき出力電圧の複数の目標値ごとに、前記第１電源回路に与える第１制御信号と前記第２電源回路に与える第２制御信号のそれぞれに関する補正量または正解値が規定された参照情報であって、前記第１制御信号と前記第２制御信号が異なる場合を含むように設定された参照情報を参照して、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを決定する制御信号決定部と、
   前記出力端子における電圧を測定する測定回路と、
   前記測定回路により測定された電圧に基づいて、前記参照情報を生成または更新する参照情報処理部と、
   を備え、
   前記参照情報処理部は、前記出力電圧の複数の目標値ごとの前記補正量または正解値を決定するために、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが高電圧の領域について、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを変えながら前記出力回路を動作させ、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが低電圧の領域について、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを変えながら前記出力回路を動作させない、
   電圧出力装置。
2. 正の電圧を生成する第１電源回路と、
   負の電圧を生成する第２電源回路と、
   前記第１電源回路により生成された正の電圧に基づく正の電圧信号と、前記第２電源回路により生成された負の電圧に基づく負の電圧信号とのいずれかを選択的に出力端子に出力する出力回路と、
   前記正の電圧信号と前記負の電圧信号との絶対値における差が小さくなるように、前記出力端子に出力すべき出力電圧の複数の目標値ごとに、前記第１電源回路に与える第１制御信号と前記第２電源回路に与える第２制御信号のそれぞれに関する補正量または正解値が規定された参照情報であって、前記第１制御信号と前記第２制御信号が異なる場合を含むように設定された参照情報を参照して、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを決定する制御信号決定部と、
   前記出力端子における電圧を測定する測定回路と、
   前記測定回路により測定された電圧に基づいて、前記参照情報を生成または更新する参照情報処理部と、
   を備え、
   前記参照情報処理部は、前記出力電圧の複数の目標値ごとの前記補正量または正解値を決定するために、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを変えながら前記出力回路を動作させる際に、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが低電圧の領域について、前記第１制御信号と前記第２制御信号とが高電圧の領域に比して、前記第１制御信号と前記第２制御信号との値の間隔を広くする、
   電圧出力装置。
3. 前記参照情報処理部は、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを変えながら前記出力回路を動作させ、その結果として前記測定回路によって測定される前記出力端子における出力電圧と、前記出力端子における出力電圧の目標値とに基づいて、前記出力電圧の複数の目標値ごとの補正量または正解値を決定する、
   請求項１または２記載の電圧出力装置。
4. 複数の前記出力回路を備え、
   前記測定回路は、複数の前記出力回路のそれぞれの出力端子における電圧を測定可能であり、
   前記参照情報処理部は、前記第１制御信号と前記第２制御信号と動作させる前記出力回路を変えながら前記出力回路を動作させ、その結果として前記測定回路によって測定される前記出力端子における出力電圧と、前記出力端子における出力電圧の目標値とに基づいて、前記出力電圧の複数の目標値ごとの補正量または正解値を決定する、
   請求項１または２記載の電圧出力装置。
5. 前記参照情報処理部は、前記出力電圧の複数の目標値ごとの前記補正量または正解値を決定するために、複数の前記出力回路のうち選択された一部の前記出力回路を動作させる、
   請求項４記載の電圧出力装置。
6. 前記出力回路は、前記第１電源回路と前記出力端子との間に設けられた第１スイッチと、前記第１電源回路から前記出力端子に流れる電流を選択的に許容する第１ダイオードと、前記第２電源回路と前記出力端子との間に設けられた第２スイッチと、前記出力端子から前記第２電源回路に流れる電流を選択的に許容する第２ダイオードと、を備える、
   請求項１から５のうちいずれか１項記載の電圧出力装置。
7. 前記低電圧の領域は、出力電圧が線形を示す線形領域であり、
   前記高電圧の領域は、出力電圧が線形から乖離する非線形領域である、
   請求項１に記載の電圧出力装置。
8. 前記参照情報処理部は、各制御信号に対応する出力電圧の目標値と正側平均値、目標値と負側平均値をそれぞれ比較し、差がある場合には差分を補正量とする、
   請求項１に記載の電圧出力装置。
9. 請求項１から８のうちいずれか１項記載の電圧出力装置と、
   前記出力回路の出力する電圧信号を用いて超音波を発信する一以上の超音波振動子を備える超音波プローブと、
   を備える超音波診断装置。

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