(57)【要約】【課題】超音波診断に悪影響を与えることなく、短時間に撮影モードをシェアウェブモードに移行させる。【解決手段】超音波診断装置において、電源回路３は、電源電圧ＨＶ１を生成する。シェアウェブ用電源部６は、電源電圧ＨＶ１と異なる電圧レベルの電源電圧ＨＶ２を生成する。制御回路１は、電源回路３およびシェアウェブ用電源部６の動作を制御する。電源回路２は、電源電圧ＨＶ２を生成する。コンデンサ４は、電源回路２の出力部と基準電位との間に接続される。スイッチ５は、電源回路２の出力部と電源回路３の出力部および送信回路７の電源供給部との間に接続される。制御回路１は、送信回路７がＢモードからシェアウェブモードに移行する際に電源電圧ＨＶ１を電源電圧ＨＶ２と同じ電圧レベルに遷移させてからスイッチ５をオンさせて電源電圧ＨＶ２を送信回路７に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモードにて動作する際に第１の電源電圧を生成する第１の電源部と、
第２のモードにて動作する際に前記第１の電源電圧と異なる電圧レベルの第２の電源電圧を生成する第２の電源部と、
前記第１の電源部および前記第２の電源部の動作を制御する制御部と、
を有し、
前記第２の電源部は、
前記第２の電源電圧を生成する電源生成回路と、
前記電源生成回路の出力部と基準電位との間に接続されるコンデンサと、
一方の接続部が前記電源生成回路の出力部に接続され、他方の接続部が前記第１の電源部の出力部に接続されるスイッチと、
を有し、
前記制御部は、前記第１のモードから前記第２のモードに移行する際に、前記第１の電源部が生成する前記第１の電源電圧を前記第２の電源部が生成する前記第２の電源電圧と同じ電圧レベルに遷移させてから前記スイッチをオンさせて前記電源生成回路が生成する前記第２の電源電圧を出力する、電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置において、
前記スイッチは、前記制御部が前記スイッチをオンした際に前記第１の電源部から前記電源生成回路に流れる逆電流を防止するダイオードを有する、電源装置。
【請求項３】
請求項１記載の電源装置において
前記制御部は、前記第１のモードから前記第２のモードに移行する際に、前記第１の電源部が生成する前記第１の電源電圧を前記第２の電源部が生成する前記第２の電源電圧よりも高い電圧レベルに遷移させてから前記スイッチをオンさせて前記電源生成回路が生成する前記第２の電源電圧を出力する、電源装置。
【請求項４】
請求項１記載の電源装置において、
前記制御部および前記第１の電源部が実装される第１の基板と、
前記第２の電源部が実装される第２の基板と、
を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、コネクタを通じて電気的に接続される、電源装置。
【請求項５】
請求項１記載の電源装置において、
前記第１のモードにて動作する際に負の電源電圧である第３の電源電圧を生成する第３の電源部と、
前記第２のモードにて動作する際に負の電源電圧であり、前記第３の電源電圧と異なる電圧レベルの第４の電源電圧を生成する第４の電源部と、
前記第３の電源部および前記第４の電源部の動作をそれぞれ制御する負電源用制御部と、
を有し、
前記第４の電源部は、
前記第４の電源電圧を生成する負電源生成回路と、
前記負電源生成回路の出力部と基準電位との間に接続される負電源用コンデンサと、
一方の接続部が前記負電源生成回路の出力部に接続され、他方の接続部が前記第３の電源部の出力部に接続される負電源用スイッチと、
を有し、
前記負電源用制御部は、前記第１のモードから前記第２のモードに移行する際に、前記第３の電源部が生成する前記第３の電源電圧を前記第４の電源部が生成する前記第４の電源電圧と同じ電圧レベルにそれぞれ遷移させてから前記負電源用スイッチをオンさせて前記第４の電源生成回路が生成する前記第４の電源電圧を出力する、電源装置。
【請求項６】
送信信号を超音波信号に変換する超音波振動子と、前記超音波振動子に前記送信信号を出力する送信回路と、前記送信回路に電源電圧を供給する電源装置と、を有する超音波診断装置であって、
前記電源装置は、
前記送信回路が第１のモードにて動作する際に前記送信回路に供給する第１の電源電圧を生成する第１の電源部と、
前記送信回路が第２のモードにて動作する際に前記送信回路に供給する前記第１の電源電圧と異なる電圧レベルの第２の電源電圧を生成する第２の電源部と、
前記第１の電源部および前記第２の電源部の動作を制御する制御部と、
を有し、
前記第２の電源部は、
前記第２の電源電圧を生成する電源生成回路と、
前記電源生成回路の出力部と基準電位との間に接続されるコンデンサと、
一方の接続部が前記電源生成回路の出力部に接続され、他方の接続部が前記第１の電源部の出力部および前記送信回路の電源供給部に接続されるスイッチと、
を有し、
前記制御部は、前記送信回路が前記第１のモードから前記第２のモードに移行する際に、前記第１の電源部が生成する前記第１の電源電圧を前記第２の電源部が生成する前記第２の電源電圧と同じ電圧レベルに遷移させてから前記スイッチをオンさせて前記電源生成回路が生成する前記第２の電源電圧を前記送信回路に供給する、超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の超音波診断装置において、
前記スイッチは、前記制御部が前記スイッチをオンした際に前記第１の電源部から前記電源生成回路に流れる逆電流を防止するダイオードを有する、超音波診断装置。
【請求項８】
請求項６記載の超音波診断装置において
前記制御部は、前記送信回路が前記第１のモードから前記第２のモードに移行する際に、前記第１の電源部が生成する前記第１の電源電圧を前記第２の電源部が生成する前記第２の電源電圧よりも高い電圧レベルに遷移させてから前記スイッチをオンさせて前記電源生成回路が生成する前記第２の電源電圧を前記送信回路に供給する、超音波診断装置。
【請求項９】
請求項６記載の超音波診断装置において、
前記制御部および前記第１の電源部が実装される第１の基板と、
前記第２の電源部が実装される第２の基板と、
を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、コネクタを通じて電気的に接続される、超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項６記載の超音波診断装置において、
前記第２のモードは、剪断波が伝播する速度から組織の硬さを評価するシェアウェブモードである、超音波診断装置。
【請求項１１】
送信信号を超音波信号に変換する超音波振動子と、前記超音波振動子に前記送信信号を出力する送信回路と、前記送信回路に電源電圧を供給する電源装置と、を有する超音波診断装置であって、
前記電源装置は、
前記送信回路が第１のモードにて動作する際に前記送信回路に供給する正の電源電圧である第１の電源電圧を生成する第１の電源部と、
前記送信回路が第２のモードにて動作する際に前記送信回路に供給する正の前記第１の電源電圧と異なる電圧レベルの第２の電源電圧を生成する第２の電源部と、
前記送信回路が第１のモードにて動作する際に前記送信回路に供給する負の電源電圧である第３の電源電圧を生成する第３の電源部と、
前記送信回路が前記第２のモードにて動作する際に前記送信回路に供給する負の電源電圧であり、前記第３の電源電圧と異なる電圧レベルの第４の電源電圧を生成する第４の電源部と、
前記第１の電源部、前記第２の電源部、前記第３の電源部、および前記第４の電源部の動作をそれぞれ制御する制御部と、
を有し、
前記第２の電源部は、
前記第２の電源電圧を生成する電源生成回路と、
前記電源生成回路の出力部と基準電位との間に接続されるコンデンサと、
一方の接続部が前記電源生成回路の出力部に接続され、他方の接続部が前記第１の電源部の出力部および前記送信回路の電源供給部に接続されるスイッチと、
を有し、
前記第４の電源部は、
前記第４の電源電圧を生成する負電源生成回路と、
前記負電源生成回路の出力部と基準電位との間に接続される負電源用コンデンサと、
一方の接続部が前記負電源生成回路の出力部に接続され、他方の接続部が前記第３の電源部の出力部および前記送信回路の電源供給部に接続される負電源用スイッチと、
を有し、
前記制御部は、前記送信回路が前記第１のモードから前記第２のモードに移行する際に、前記第１の電源部が生成する前記第１の電源電圧を前記第２の電源部が生成する前記第２の電源電圧と同じ電圧レベルに、前記第３の電源部が生成する前記第３の電源電圧を前記第４の電源部が生成する前記第４の電源電圧と同じ電圧レベルにそれぞれ遷移させてから前記スイッチおよび前記負電源用スイッチをそれぞれオンさせて前記電源生成回路が生成する前記第２の電源電圧および前記負電源生成回路が生成する前記第４の電源電圧を前記送信回路に供給する、超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の超音波診断装置において、
前記スイッチは、前記制御部が前記スイッチをオンした際に前記第１の電源部から前記電源生成回路に流れる逆電流を防止するダイオードを有し、
前記負電源用スイッチは、前記制御部が前記負電源用スイッチをオンした際に前記第３の電源部から前記負電源生成回路に流れる逆電流を防止する負電源用ダイオードを有する、超音波診断装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の超音波診断装置において
前記制御部は、前記送信回路が前記第１のモードから前記第２のモードに移行する際に、前記第１の電源部が生成する前記第１の電源電圧を前記第２の電源部が生成する前記第２の電源電圧よりも高い電圧レベルに遷移させてから前記スイッチをオンさせ、前記第３の電源部が生成する前記第３の電源電圧を前記第４の電源部が生成する前記第４の電源電圧よりも低い電圧レベルに遷移させてから前記負電源用スイッチをオンさせて、前記電源生成回路が生成する前記第２の電源電圧および前記負電源生成回路が生成する前記第４の電源電圧を前記送信回路にそれぞれ供給する、超音波診断装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の超音波診断装置において、
前記制御部、前記第１の電源部、および前記第２の電源部が実装される第１の基板と、
前記第３の電源部および前記第４の電源部が実装される第２の基板と、
を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、コネクタを通じて電気的に接続される、超音波診断装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の超音波診断装置において、
前記第２のモードは、剪断波が伝播する速度から組織の硬さを評価するシェアウェブモードである、超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置および超音波診断装置に関し、特に、シェアウェブエラストグラフィの測定を可能とする超音波診断装置の電源供給に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置においては、シェアウェブエラストグラフィが主流になりつつある。シェアウェブエラストグラフィは、組織内に横波（シェアウェブ：剪断弾性波）を発生させて、その波の伝搬速度を測定することにより組織の硬さを測るものである。
【０００３】
シェアウェブ発生のためには、プッシュパルスと呼ばれるハイパワーな送信信号を生体内に照射することが必要であり、それが送信可能な電源、例えば電圧Ｖ＝±１００Ｖ程度、出力電流Ｉｏｕｔ＝２０Ａ、送信時間ｔ＝１ｍｓ程度が必要とされている。
【０００４】
このように、プッシュパルスを送信するために用いられる電源回路は、高電圧高出力が要求される。そのため、一般的には大容量コンデンサに電荷を蓄積して、プッシュパルス送信時に，該コンデンサから送信回路に電荷を供給することによって高電圧高出力の電源を実現している。
【０００５】
この種の超音波診断装置に用いられる電源回路としては、例えば大容量コンデンサが接続された電源ラインと大容量コンデンサが接続されていない電源ラインとの２系統を用意して、これらをスイッチにて切り替えることで切り替え時間を改善するものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−５８２５１号公報
【特許文献２】特開２０１６−７３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した送信振幅を電源電圧にて変更する場合には、大容量のコンデンサが接続されているために、電源電圧の切り替えに時間がかかり、動作モードの変更、例えば、Ｂモード（Brightness Mode）からシェアウェブモードへの切り替えなどに時間を要してしまうという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１，２の技術では、上述したように２系統の電源ラインを切り替えるスイッチが必要である。例えば既存電源回路にオプションとして、スイッチや大容量コンデンサなどを追加した場合、スイッチのオン抵抗によって送信回路に供給される電圧が変化してしまう。
【０００９】
そのため、Ｂモード（Brightness Mode）やシェアウェブモードの撮影モードにおいて、生体内に供給されるパワーが変化してしまう恐れがある。
【００１０】
本発明の目的は、超音波診断に悪影響を与えることなく、短時間に撮影モードをシェアウェブモードに移行させることのできる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
すなわち、代表的な超音波診断装置は、超音波振動子、送信回路、および電源装置を有する。超音波振動子は、送信信号を超音波信号に変換する。送信回路は、超音波振動子に送信信号を出力する。電源装置は、送信回路に電源電圧を供給する。
【００１４】
電源装置は、第１の電源部、第２の電源部、および制御部を有する。第１の電源部は、送信回路が第２のモードにて動作する際に送信回路に供給する。第２の電源部は、第１の電源電圧と異なる電圧レベルの第２の電源電圧を生成する。制御部は、第１の電源部および第２の電源部の動作を制御する。
【００１５】
第２の電源部は、電源生成回路、コンデンサ、およびスイッチを有する。電源生成回路は、第２の電源電圧を生成する。コンデンサは、電源生成回路の出力部と基準電位との間に接続される。スイッチは、一方の接続部が電源生成回路の出力部に接続され、他方の接続部が第１の電源部の出力部および送信回路の電源供給部に接続される。
【００１６】
制御部は、送信回路が第１のモードから第２のモードに移行する際に、第１の電源部が生成する第１の電源電圧を第２の電源部が生成する第２の電源電圧と同じ電圧レベルに遷移させてからスイッチをオンさせて電源生成回路が生成する第２の電源電圧を送信回路に供給する。
【００１７】
特に、制御部は、送信回路が第１のモードから第２のモードに移行する際に、第１の電源部が生成する第１の電源電圧を第２の電源部が生成する第２の電源電圧よりも高い電圧レベルに遷移させてからスイッチをオンさせて電源生成回路が生成する第２の電源電圧を送信回路に供給する。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
（１）高電圧出力の切り替えを短時間で行うことができる。
【００２０】
（２）信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１による電源回路における構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の電源装置におけるタイミングチャートの一例を示す説明図である。
【図３】図１の電源部が有するスイッチにおける構成の一例を示す説明図である。
【図４】図１の電源装置を適用した超音波診断装置における構成の一例を示す説明図である。
【図５】実施の形態２による電源装置における構成の一例を示す説明図である。
【図６】図５の電源装置のシェアウェブ用電源部が有するスイッチにおける構成の一例を示す説明図である。
【図７】実施の形態３による電源装置におけるタイミングチャートの一例を示す説明図である。
【図８】実施の形態４による電源装置における構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
〈超音波診断装置について〉
超音波診断装置は、非侵襲かつかつリアルタイムに観察することができる医療診断装置として広く利用されている。さらに、近年においては、２次元画像に加えて、３次元の立体画像なども表示できるようになり用途は拡大の一途をたどっている。
【００２５】
一方、画質についてはＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置と比較すると低解像度である、そのため、より高画質化が求められている。
【００２６】
以下では、電源回路を超音波診断装置に適用した例について説明する。
【００２７】
〈電源回路の構成例〉
図１は、本実施の形態１による電源回路における構成の一例を示す説明図である。
【００２８】
電源装置１０は、図１に示すように、制御回路１、電源回路３、およびシェアウェブ用電源部６を有する。シェアウェブ用電源部６は、電源回路２、コンデンサ４、およびスイッチ５を有する。電源回路３は、第１の電源部であり、シェアウェブ用電源部６は、第２の電源部である。
【００２９】
制御部である制御回路１は、制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２を出力することにより電源回路２および電源回路３が生成する電源電圧を制御する。電源回路２および電源回路３は、これら制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２に基づいて設定された電源電圧をそれぞれ生成して出力する。
【００３０】
電源回路２の出力部には、コンデンサ４の一方の接続部およびスイッチ５の一方の接続部がそれぞれ接続されている。コンデンサ４の他方の接続部は、基準電位に接続されている。
【００３１】
スイッチ５の他方の接続部および電源回路３の出力部は、電源装置１０の電源出力部ＨＶＯＵＴにそれぞれ接続されている。この電源出力部ＨＶＯＵＴには、超音波診断装置が有する複数の送信回路７が接続されている。電源出力部ＨＶＯＵＴから出力される電源電圧は、送信回路７の動作電源として供給される。
【００３２】
ここで、送信回路７は、例えばパルサ方式の送信回路を想定しており、動作電源の電圧レベルに応じて出力信号レベル、すなわち出力パワーが決まる。
【００３３】
送信回路７は、複数の超音波振動子８にそれぞれ接続されており、送信回路７から送信された電圧、つまり電源電圧レベルに応じて超音波信号を送信する構成となっている。
【００３４】
電源回路３は、生体へ超音波信号を送信し、距離と反射波の大きさを画像（輝度）表示するＢモード(Brightness Mode)時に送信回路７に第１の電源電圧である電源電圧ＨＶ１を供給する。このＢモードは、第１のモードである。
【００３５】
また、シェアウェブ用電源部６は、剪断波が伝播する速度から組織の硬さを評価する第２のモードであるシェアウェブモード時に送信回路７に電源電圧ＨＶ２を供給する。
【００３６】
シェアウェブモードでは、例えば１００Ｖ、２０Ａ程度の大電流を送信回路７に供給する必要がある。そこで、シェアウェブ用電源部６では、電源供給の際にスイッチ５をオンして電源回路２からコンデンサ４にチャージされた電荷を送信回路７に供給する。スイッチ５は、制御回路１から出力されるスイッチ制御信号ＳＷＣＴＬに基づいて、オン／オフが制御される。
【００３７】
〈電源装置の動作例〉
図２は、図１の電源装置におけるタイミングチャートの一例を示す説明図である。
【００３８】
図２において、上方から下方にかけては、電源装置１０の電源出力部ＨＶＯＵＴから出力される電源電圧、スイッチ５のオン／オフを制御するスイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ、電源回路２が生成する電源電圧ＨＶ２、および電源回路３が生成する第１の電源電圧である電源電圧ＨＶ１の信号タイミングをそれぞれ示している。
【００３９】
なお、図２では、説明のため電源回路３の電源電圧ＨＶ１を５０Ｖ、電源回路２の電源電圧ＨＶ２を１００Ｖとする。実際には、電源回路２および電源回路３の電源電圧は、上述したように制御回路１から出力される制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２にて任意に設定することができる。
【００４０】
まず、超音波診断装置におけるＢモードなど、大電流を必要としない撮像モードにおいては、スイッチ５はオフされている。よって、電源回路３が生成する５０Ｖ程度の電源電圧ＨＶ１が電源出力部ＨＶＯＵＴから送信回路７に供給されている。
【００４１】
この間、電源回路２は、シェアウェブモードにて使用する高電圧である１００Ｖ程度の電源電圧ＨＶ２を生成して出力されており、コンデンサ４に電荷をチャージする。
【００４２】
上述のように、スイッチ５はオフしているため、コンデンサ４へのチャージが終わると電源回路２からの供給電流は止まり、コンデンサ４が１００Ｖにチャージされた状態となる。
【００４３】
ある時刻ｔ１にて、超音波診断装置がＢモードからシェアウェブモードに切り替わるとき、制御回路１は、電源回路３に制御信号ＣＴＬ２を出力して１００Ｖの電源電圧を生成させる。これにより、電源回路３の電源電圧ＨＶ１は、電源回路２の電源電圧ＨＶ２とほぼ同電位となる
このとき、スイッチ５はオフしているため、電源回路３は、コンデンサ４が切り離された状態であり、すばやく電源回路２と同電位に遷移可能となる。
【００４４】
電源回路２の電源電圧ＨＶ２が電源回路３の電源電圧ＨＶ１と同電位に遷移すると、時刻ｔ２’において、スイッチ５をオンする。電源電圧ＨＶ２と電源電圧ＨＶ１とは同電位であるため、電源回路２と電源回路３との間に過電流が流れることなく送信回路７に電源を供給することができる。これにより、Ｂモードからシェアウェブモードへの切り替えを短時間で行うことができる。よって、超音波診断装置の利便性を向上させることができる。
【００４５】
シェアウェブモードでは、プッシュパルスを複数回送信するため、送信期間と非送信期間が繰り返される。送信期間で、コンデンサ４から送信回路７に大電流を供給する。非送信期間は、電源回路３および電源回路２からコンデンサ４に電荷を蓄積する。
【００４６】
シェアウェブモードが終了すると、時刻ｔ３’にてスイッチ５をオフする。これにより、電源出力部ＨＶＯＵＴからコンデンサ４が切り離される。その後、時刻ｔ３にて、制御回路１は、電源回路３の電源電圧ＨＶ１を再び５０Ｖに遷移させ、時刻ｔ４からＢモードの動作へと移行する。このとき、送信回路７には、電源回路３が生成する電源電圧ＨＶ１のみが供給されることになる。
【００４７】
〈スイッチの構成例〉
図３は、図１の電源部が有するスイッチにおける構成の一例を示す説明図である。
【００４８】
スイッチ５は、図３に示すように、高電圧トランジスタ１６、ダイオード１１、トランジスタ１２、および抵抗１４，１５を有する。高電圧トランジスタ１６は、ＰチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）からなるトランジスタであり、該高電圧トランジスタ１６は、内部ダイオード１３が含まれている。
【００４９】
高電圧トランジスタ１６のソース／ドレインの一端に内部ダイオード１３のカソードが接続されている。また、高電圧トランジスタ１６のソース／ドレインの他端には、内部ダイオード１３のアノードが接続されている。
【００５０】
トランジスタ１２は、ＮＰＮ型のトランジスタであり、該トランジスタ１２および抵抗１４、１５によって高電圧トランジスタ１６の動作が制御される。ダイオード１１は、逆電流を防止する。
【００５１】
高電圧トランジスタ１６のソースおよび抵抗１４の一方の接続部は、図１の電源回路２の出力部にそれぞれ接続されており、高電圧トランジスタ１６のドレインは、ダイオード１１のアノードに接続されている。
【００５２】
高電圧トランジスタ１６のゲートには、抵抗１４の他方の接続部およびトランジスタ１２のコレクタがそれぞれ接続されている。トランジスタ１２のベースには、図１の制御回路から出力されるスイッチ制御信号ＳＷＣＴＬが入力されるように接続されており、該トランジスタ１２のエミッタには、抵抗１５の一方の接続部が接続されている。
【００５３】
抵抗１５の他方の接続部には、基準電位が接続されており、ダイオード１１のカソードには、電源装置の電源出力部ＨＶＯＵＴが接続されている。
【００５４】
高電圧トランジスタ１６のオン／オフは、ゲート−ソース間電圧にて制御されるため、トランジスタ１２のベース電圧を０Ｖとすると、抵抗１４，１５には電流が流れない。そのため。ゲート−ソース間電圧は０Ｖとなり、高電圧トランジスタ１６は、オフとなる。一方、トランジスタ１２のベースに入力される信号、すなわちスイッチ制御信号ＳＷＣＴＬの電圧を電圧Ｖｉｎとすると、トランジスタ１２には
Ｉｓｗ＝（Ｖｉｎ−０．７）／Ｒｓｗ１            （式１）
の電流が流れる。
【００５５】
ここで、Ｉｓｗは、トランジスタ１２のコレクタ−エミッタ電流であり、Ｒｓｗ１は、抵抗１４の抵抗値である。
【００５６】
そのため、高電圧トランジスタ１６のゲート−ソース間電圧ＶＧＳＰ、すなわち抵抗１４にかかる電圧は
ＶＧＳＰ＝Ｒｓｗ２×Ｉｓｗ＝Ｒｓｗ２×（Ｖｉｎ−０．７）／Ｒｓｗ１（式２）
となり、抵抗１４ならびに抵抗１５の比にて高電圧トランジスタ１６のゲート−ソース間電圧を制御して、オン／オフすることが可能となる。
【００５７】
ここで、Ｒｓｗ２は、抵抗１４の抵抗値である。
【００５８】
高電圧トランジスタ１６は、上述のように構造上、内部ダイオード１３を含んでいる。そのため、高電圧トランジスタ１６のドレインの電位がソースの電位より高くなると、内部ダイオード１３を介して電荷流入が発生する。
【００５９】
図１において、制御回路１は、電源電圧ＨＶ１と電源電圧ＨＶ２とが同電位となるように電源回路３，２をそれぞれ制御しているが、部品バラつきなどにより電源回路３の電源電圧ＨＶ１が電源回路２の電源電圧ＨＶ２より高くなることがある。
【００６０】
この場合、シェアウェブモード時に高電圧トランジスタ１６をオンすると、内部ダイオード１３を介して電流が電源回路３から電源回路２に流入してしまことになる。この電源回路２への逆流電流は、内部素子の発熱による破損などを発生させるため望ましくない。
【００６１】
そこで、ダイオード１１を高電圧トランジスタ１６のドレイン側に接続する。ダイオード１１は、アノードからカソードにのみ電流を流すので、電源回路３からの逆流電流を防止することが可能となる。これにより、電源装置の信頼性を向上させることができる。
【００６２】
〈超音波診断装置の構成例〉
図４は、図１の電源装置を適用した超音波診断装置における構成の一例を示す説明図である。
【００６３】
超音波診断装置は、図４に示すように、電源装置１０、送信回路７、超音波振動子８、制御部１０１、表示部１０３、送受分離部１０４、受信回路１０５、および画像処理部１０６を有する。
【００６４】
制御部１０１は、超音波信号を生成する制御信号を送信回路７に送信する。送信回路７は、該送信回路７に接続されている超音波振動子８を駆動する送信信号を生成する。なお、電源装置１０が有する制御回路１の機能を制御部１０１に持たせるようにしてもよい。その場合、電源装置１０の制御回路１は不要となる。
【００６５】
超音波振動子８は、電気信号である送信信号を超音波信号に変換して対象物内に照射する。対象物から反射された超音波信号は、再び超音波振動子８にて電気信号に変換される。
【００６６】
変換された電気信号は、送受分離部１０４を介して受信回路１０５および画像処理部１０６に伝達されて表示部１０３にて超音波画像が表示される。このように、電源装置１０は、送信回路７に電源を供給する高圧電源に適用される。
【００６７】
以上により、電源回路３にスイッチなどを新たに挿入することなく、大電流を要するプッシュパルスを送信することができる。これにより、シェアウェブモードへの切り換えを短時間で行いながら、シェアウェブモードにおいて大電流のプッシュパルスを安定して供給することができるので、超音波診断装置の信頼性を向上させることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
〈電源装置の構成例〉
本実施の形態２では、シェアウェブモード移行時に送信回路７に正極および負極のプッシュパルスを送信する電源装置について説明する。
【００６９】
図５は、本実施の形態２による電源装置における構成の一例を示す説明図である。
【００７０】
この場合、電源装置１０は、図５に示すように、制御回路１、電源回路３ａ，３ｂ、およびシェアウェブ用電源部６ａ，６ｂを有する。電源回路３ａは、第１の電源部であり、シェアウェブ用電源部６ａは、第２の電源部である。電源回路３ｂは、第３の電源部であり、シェアウェブ用電源部６ｂは、第４の電源部である。
【００７１】
また、シェアウェブ用電源部６ａは、電源回路２ａ、第１のコンデンサであるコンデンサ４ａ、およびスイッチ５ａを有する。同様に、シェアウェブ用電源部６ｂは、電源回路２ｂ、コンデンサ４ｂ、およびスイッチ５ｂを有する。電源回路２ａは、第２の電源部の電源電圧生成回路であり、電源回路２ｂは、第４の電源部の負電源電圧生成回路である。コンデンサ４ｂは、負電源用コンデンサであり、スイッチ５ｂは負電用スイッチである。
【００７２】
シェアウェブ用電源部６ａ，６ｂにおける接続構成は、図１のシェアウェブ用電源部６とそれぞれ同様であるので、説明は省略する。シェアウェブ用電源部６ａと電源回路３ａ、およびシェアウェブ用電源部６ｂと電源回路３ｂとの接続構成についても、図１のシェアウェブ用電源部６および電源回路３と同様であるので、説明は省略する。
【００７３】
異なる点は、第１のスイッチであるスイッチ５ａの他方の接続部および電源回路３ａの出力部が電源装置１０の電源出力部ＨＶＯＵＴ（＋）となり、第２のスイッチであるスイッチ５ｂの他方の接続部および電源回路３ｂの出力部が電源装置１０の電源出力部ＨＶＯＵＴ（−）となるところである。
【００７４】
また、これら電源出力部ＨＶＯＵＴ（＋）および電源出力部ＨＶＯＵＴ（−）は、送信回路７にそれぞれ接続されている点、および電源回路２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂには、制御回路１から制御信号ＣＴＬ３，ＣＴＬ４，ＣＴＬ５，ＣＴＬ６がそれぞれ出力されるように接続されている点も異なっている。
【００７５】
制御回路１は、制御信号ＣＴＬ３，ＣＴＬ４，ＣＴＬ５，ＣＴＬ６によって電源回路２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂが生成する電源電圧をそれぞれ制御する。電源回路２ａは、正極の電源電圧ＰＨＶ２を生成する電源回路であり、電源回路３ａは、正極の電源電圧ＰＨＶ１を生成する電源回路である。
【００７６】
電源回路２ｂは、負極の電源電圧ＭＨＶ２を生成する電源回路であり、電源回路３ｂは、負極の電源電圧ＭＨＶ１を生成する電源回路である。よって、電源装置１０に接続される送信回路７には、電源電圧ＰＨＶ１，ＰＨＶ２，ＭＨＶ１，ＭＨＶ２が供給される。
【００７７】
電源電圧ＰＨＶ１は、第１の電源電圧であり、電源電圧ＰＨＶ２は、第２の電源電圧である。電源電圧ＭＨＶ１は、第３の電源電圧であり、電源電圧ＭＨＶ２は、第４の電源電圧である。
【００７８】
正極の電源電圧ＰＨＶ１は、例えば＋５０Ｖ程度の電圧であり、正極の電源電圧ＰＨＶ２は、例えば＋１００Ｖ程度の電圧である。また、負極の電源電圧ＭＨＶ１は、例えば−５０Ｖ程度の電圧であり、負極の電源電圧ＭＨＶ２は、例えば−１００Ｖ程度の電圧である。
【００７９】
〈電源装置の動作例〉
続いて、図５の電源装置１０によるシェアウェブ移行時の動作について説明する。
【００８０】
図５の電源装置１０において、前記実施の形態１と同様にシェアウェブ移行時には電源回路３ａの電位を電源回路２ａと略同電位に、電源回路３ｂの電位を電源回路２ｂの略同電位にしてからスイッチ５ａ，５ｂをそれぞれオンする。これにより、電源回路３ａ，３ｂにスイッチなどを新たに挿入することなく、大電流を要する正極および負極のプッシュパルスを送信することができる。
【００８１】
〈スイッチの構成例〉
図６は、図５の電源装置のシェアウェブ用電源部が有するスイッチにおける構成の一例を示す説明図である。
【００８２】
この図６は、図５の電源装置のシェアウェブ用電源部６ｂが有するスイッチ５ｂの構成を示したものである。
【００８３】
スイッチ５ｂは、図６に示すように、高電圧トランジスタ２６、ダイオード２１、トランジスタ２２、および抵抗２４，２５を有する。高電圧トランジスタ１６は、ＮチャネルＭＯＳからなるトランジスタであり、該高電圧トランジスタ２６は、内部ダイオード２３が含まれている。
【００８４】
内部ダイオード２３のカソードは、高電圧トランジスタ２６のドレインに接続されており、該内部ダイオード２３のアノードには、高電圧トランジスタ１６のソースが接続されている。
【００８５】
トランジスタ２２は、ＰＮＰ型のトランジスタであり、該トランジスタ２２および抵抗２２、２４によって高電圧トランジスタ２６の動作が制御される。ダイオード２１は、図３のダイオード１１と同様に逆電流を防止する。
【００８６】
高電圧トランジスタ２６のオン／オフはゲート−ソース間電圧（ＶＧＳＮ）にて決まり、トランジスタ２２におけるベース電圧（ベース電位）がハイ信号（ＶＤＤ）のときは、ゲート−ソース間電圧＝０、トランジスタ２２のベース電圧（ベース電位）がロー信号（ゼロボルト）のときは、以下に示す式３のようになる。
【００８７】
ＶＧＳＮ＝Ｒｓｗ２ｂ×（ＶＤＤ−０．７）／Ｒｓｗ１ｂ      （式３）
ここで、Ｒｓｗ２ｂは、抵抗２４の抵抗値であり、Ｒｓｗ１ｂは、抵抗２５の抵抗値である。
【００８８】
このように、抵抗２４ならびに抵抗２５の比にて高電圧トランジスタ２６のゲート−ソース間電圧を制御して、オン／オフすることが可能となる。なお、シェアウェブ用電源部６ａが有するスイッチ５ａの接続構成については、前記実施の形態１の図３に示すスイッチ５と同様であるので、説明は省略する。
【００８９】
以上により、図６に示す構成により、シェアウェブモードの両極パルスに対応した電源装置１０を提供することができる。
【００９０】
（実施の形態３）
前記実施の形態１に示した例では、Ｂモードからシェアウェブモードへの移行時に電源回路２と電源回路３とを同電位に制御する場合に、部品のバラつきなどによって、必ずしも電源回路２と電源回路３との出力電圧が一致するとは限らない。
【００９１】
例えば電源回路３の電源電圧ＨＶ１が電源回路２の電源電圧ＨＶ２を上回った場合には、つまり、ＨＶ１＞ＨＶ２の場合は、図３のダイオード１１によって電源回路３から電源回路２への逆流電流を防止することができる。
【００９２】
一方、電源電圧ＨＶ１が電源電圧ＨＶ２を下回った場合、つまりＨＶ１＜ＨＶ２の場合には、スイッチ５をオンするとコンデンサ４に充電された電荷が電源回路３に逆流することになる。
【００９３】
〈電源装置の動作例〉
本実施の形態３においては、上記したコンデンサ４に充電された電荷の逆流を防止する技術について説明する。
【００９４】
図７は、本実施の形態３による電源装置におけるタイミングチャートの一例を示す説明図である。なお、電源装置１０の構成および接続は、前記実施の形態１の図１と同様である。
【００９５】
図７において、上方から下方にかけては、電源装置１０の電源出力部ＨＶＯＵＴから出力される電源電圧、スイッチ５のオン／オフを制御するスイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ、電源回路２が生成する電源電圧ＨＶ２、および電源回路３が生成する電源電圧ＨＶ１の信号タイミングをそれぞれ示している。
【００９６】
図７において、時刻ｔ１にてＢモードからシェアウェブモードに移行するとき、電源回路３が生成する電源電圧ＨＶ１の設定電圧を電源回路２の電源電圧ＨＶ２よりも若干高い電圧に設定する。ここでは、電源電圧ＨＶ１を便宜上１００＋αＶとし、αは例えば５Ｖ程度とする。この電圧の設定は、制御回路１から出力する制御信号ＣＴＬ２に基づいて行われる。
【００９７】
時刻ｔ２にて完全に電圧が上昇し終わった後、時刻ｔ２‘においてスイッチ５をオンする。時刻ｔ２’’にてプッシュパルスの送信が開始されると、電源回路２から最初に電源が供給されて１００Ｖまで瞬間的に電圧が低下する。
【００９８】
１００Ｖより下がると、図３に示すスイッチ５の高電圧トランジスタ１６およびダイオード１１を介してコンデンサ４からの電荷が供給される。そのため、電圧降下は緩やかになる。
【００９９】
続いて、プッシュパルスの送信が終了すると、コンデンサ４には、電源回路２より再び電荷がチャージされるが、ダイオード１１により電源回路３とは分離され１００Ｖまで上昇する。
【０１００】
このとき、電源装置１０の電源出力部ＨＶＯＵＴは、１００＋αＶの電圧まで再び上昇し、これを複数回繰り返す。
【０１０１】
上記に示した制御により、電源回路２から電源回路３への逆電流を防止することができる。これにより、電源装置１０の信頼性をより向上させることができる。
【０１０２】
このコンデンサに充電された電荷の逆流を防止する技術は、前記実施の形態２の図５に示した電源装置においても有効であり、図５の電源装置の場合には、電源回路３ａが生成する電源電圧ＰＨＶ１の設定電圧を電源回路２ａの電源電圧ＨＶ２よりも若干高い電圧に設定する。
【０１０３】
また、電源回路３ｂが生成する電源電圧ＭＶ１の設定電圧を電源回路２ｂの電源電圧ＭＶ２よりも若干低い電圧に設定する。これにより、電源回路２ａから電源回路３ａへの逆電流および電源回路２ｂから電源回路３ｂへの逆電流をそれぞれ防止することができる。
【０１０４】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、図１のシェアウェブ用電源部６を物理的に分離または接続することのできる電源装置について説明する。なお、電源装置１０の接続構成については、前記実施の形態１の図１と同様である。
【０１０５】
〈電源回路の構成例〉
図８は、本実施の形態４による電源装置における構成の一例を示す説明図である。
【０１０６】
電源装置１０は、上述したように、図１と同様であり、制御回路１、電源回路３、およびシェアウェブ用電源部６を有する。シェアウェブ用電源部６は、電源回路２、コンデンサ４、およびスイッチ５を有する。
【０１０７】
本体基板３１は、例えばプリント配線基板などからなり、超音波診断装置が有する。この本体基板３１には、図８に示すように制御回路１、電源回路３、送信回路７、およびコネクタ３２，３３がそれぞれ搭載されている。
【０１０８】
また、同じくプリント配線基板などからなるシェアウェブ基板３０の主面には、シェアウェブ用電源部６が搭載されており、該シェアウェブ基板３０の裏面には、コネクタ３２ａ，３３ａがそれぞれ搭載されている。本体基板３１は、第１の基板であり、シェアウェブ基板３０は、第２の基板である。
【０１０９】
なお、図８では、送信回路７を本体基板３１に搭載した構成としたが、該送信回路７は、本体基板３１に搭載せずに、他の基板などに設けるようにしてもよい。
【０１１０】
本体基板３１のコネクタ３２は、シェアウェブ基板３０のコネクタ３２ａと接続され、本体基板３１のコネクタ３３は、シェアウェブ基板３０のコネクタ３３ａと接続される。
【０１１１】
コネクタ３２およびコネクタ３２ａは、本体基板３１に搭載される制御回路１とシェアウェブ基板３０に搭載される電源回路２とを電気的に接続するコネクタである。コネクタ３３，コネクタ３３ａは、本体基板３１に搭載される電源回路３、シェアウェブ基板３０に搭載される電源回路２、および本体基板３１に搭載される送信回路７に接続するコネクタである。
【０１１２】
このように、コネクタ３２，コネクタ３２ａ，３３，３３ａによって、本体基板３１とシェアウェブ基板３０とを電気的に接続する構成とすることにより、シェアウェブ用電源部６が必要な場合にのみ容易にシェアウェブ基板３０を取り付けることができる。
【０１１３】
これは、特にシェアウェブモードをオプションなどによって追加することのできる超音波診断装置に有効であり、簡単に短時間でシェアウェブ用電源部６を追加することができる。
【０１１４】
以上により、容易に短時間で、シェアウェブモードを有効にすることができる。これにより、低コストにてシェアウェブモードが有効となる超音波診断装置を提供することができる。
【０１１５】
なお、図８では、前記実施の形態１の図１に示す構成の電源装置１０を用いた例を示したが、前記実施の形態２の図５のように、送信回路７に負極の電源電圧と正極の電源電圧とを供給する電源装置１０に適用するようにしてもよい。
【０１１６】
その場合、本体基板３１には、制御回路１、電源回路３ａ，３ｂ、送信回路７、およびコネクタ３２，３３がそれぞれ搭載され、シェアウェブ基板３０には、シェアウェブ用電源部６ａ，６ｂおよびコネクタ３２ａ，３３ａがそれぞれ搭載される構成となる。
【０１１７】
これによっても、簡単に短時間でシェアウェブ用電源部６ａ，６ｂを追加することができる。
【０１１８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１１９】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１２０】
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  制御回路
２  電源回路
２ａ  電源回路
２ｂ  電源回路
３  電源回路
３ａ  電源回路
３ｂ  電源回路
４  コンデンサ
４ａ  コンデンサ
４ｂ  コンデンサ
５  スイッチ
５ａ  スイッチ
５ｂ  スイッチ
６  シェアウェブ用電源部
６ａ  シェアウェブ用電源部
６ｂ  シェアウェブ用電源部
７  送信回路
８  超音波振動子
１０  電源装置
１１  ダイオード
１２  トランジスタ
１３  内部ダイオード
１４  抵抗
１５  抵抗
１６  高電圧トランジスタ
２１  ダイオード
２２  トランジスタ
２３  内部ダイオード
２４  抵抗
２５  抵抗
２６  高電圧トランジスタ
３０  シェアウェブ基板
３１  本体基板
３２  コネクタ
３２ａ  コネクタ
３３  コネクタ
３３ａ  コネクタ
１０１  制御部
１０３  表示部
１０４  送受分離部
１０５  受信回路
１０６  画像処理部
【図１】
2018191798.tif 000003
【図２】
2018191798.tif 000004
【図３】
2018191798.tif 000005
【図４】
2018191798.tif 000006
【図５】
2018191798.tif 000007
【図６】
2018191798.tif 000008
【図７】
2018191798.tif 000009
【図８】
2018191798.tif 000010