電圧発生回路及び超音波診断装置
【課題】超音波振動子を駆動する電圧を発生する電圧発生回路及びこの電圧発生回路を備えた超音波診断装置であって、従来のフライバックコンバータと同様に、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を発生することができ、なおかつ前記フライバックコンバータでは困難であった実装基板の小型薄型化を図ることができる電圧発生回路、及び超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路３２１であって、トランスを使用しない電源回路として、ブーストコンバータ回路３２１１とＳＥＰＩＣ回路３２１２を２段接続して構成される。
【解決手段】超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路３２１であって、トランスを使用しない電源回路として、ブーストコンバータ回路３２１１とＳＥＰＩＣ回路３２１２を２段接続して構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置においては、圧電材料からなる超音波振動子に電圧を印加してこれを振動させることにより、超音波の送波を行なっている。このため、超音波診断装置は、超音波振動子を駆動させるための電圧を発生する電圧発生回路を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、電圧発生回路の電源として、例えば電池を使用するような場合、電池からの供給電圧は、比較的低電圧（具体的には、１５Ｖ以下）になる。従って、電圧発生回路は、比較的低電圧から高電圧（具体的には、２０Ｖ〜５０Ｖ）の出力電圧を発生することが要求されることもある。これらの条件を満たす電圧発生回路として、従来、トランスを用いたスイッチングコンバータであるフライバックコンバータが用いられている。
【特許文献１】特開２００４−２３６８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フライバックコンバータはトランスを用いているため、スイッチング周波数を、所定周波数以上に上げることが困難である。ここで、実装基板においてコンデンサの静電容量を含めた回路部品の必要容量は、周波数のルートに反比例するという性質がある。従って、スイッチング周波数が大きくなるほど必要容量が少なくなり、回路部品の容積を小さくすることができる。しかし、上述のようにフライバックコンバータにおいては、スイッチング周波数を所定周波数以上に上げることが困難であるため、回路部品の容積を小さくすることができず、実装基板の小型化が困難である。また、フライバックコンバータは、トランスの高さのため、実装基板の薄型化の点で難点がある。以上より、フライバックコンバータを用いた場合、実装基板の小型薄型化には限界があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、超音波振動子を駆動する電圧を発生する電圧発生回路及びこの電圧発生回路を備えた超音波診断装置であって、従来のフライバックコンバータと同様に、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を発生することができ、なおかつ前記フライバックコンバータでは困難であった実装基板の小型薄型化を図ることができる電圧発生回路、及び超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、第１の観点の発明は、超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路であって、トランスを使用しない電源回路を複数段接続したことを特徴とする電圧発生回路である。
【０００７】
第２の観点の発明は、第１の観点の発明において、前記複数の電源回路のうち、少なくとも一の電源回路が、出力電圧を所望の電圧にする出力電圧調節部を有していることを特徴とする電圧発生回路である。
【０００８】
第３の観点の発明は、第１，２の観点の発明において、前記電源回路を２段有することを特徴とする電圧発生回路である。
【０００９】
第４の観点の発明は、第３の観点の発明において、２段接続された前記電源回路のうち、１段目の電源回路は、該１段目の出力電圧が入力電圧よりも高くなる定電圧回路であり、また２段目の電源回路は、前記出力電圧調節部を有することを特徴とする電圧発生回路である。
【００１０】
第５の観点の発明は、第１〜４のいずれか一の観点の発明において、入力電圧に対し、最大で２０倍の出力電圧を得ることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１１】
第６の観点の発明は、第１〜５のいずれか一の観点の発明において、入力電圧が１５Ｖ以下であり、出力電圧の絶対値が１０〜７０Ｖであることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１２】
第７の観点の発明は、第１〜６のいずれか一の観点の発明において、電源として電池を用いたことを特徴とする電圧発生回路である。
【００１３】
第８の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目の電源回路がブーストコンバータ回路であり、前記２段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１４】
第９の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにＳＥＰＩＣ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１５】
第１０の観点の発明は、第８又は９のいずれかの観点の発明において、前記２段目のＳＥＰＩＣ回路は、出力電圧として絶対値が等しい正と負の電圧を発生させることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１６】
第１１の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路であり、前記２段目の電源回路がブーストコンバータ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１７】
第１２の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにブーストコンバータ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１８】
第１３の観点の発明は、第３〜１２のいずれか一の観点の発明において、前記２段目の電源回路は、複数の回路を有することを特徴とする電圧発生回路である。
【００１９】
第１４の観点の発明は、第１３の観点の発明において、前記２段目の電源回路における複数の回路は、それぞれ絶対値の異なる電圧を発生させるものであることを特徴とする電圧発生回路である。
【００２０】
第１５の観点の発明は、第３〜１４のいずれか一の観点の発明において、前記１段目の電源回路で発生した電圧は、前記２段目の電源回路のほか、超音波診断装置における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給されることを特徴とする電圧発生回路である。
【００２１】
第１６の観点の発明は、第２〜１５のいずれか一の観点の発明において、前記電圧調節部は、超音波の送信モードの種類に応じて出力電圧を調節することを特徴とする電圧発生回路である。
【００２２】
第１７の観点の発明は、第１〜１６のいずれか一の観点の発明に係る電圧発生回路を有することを特徴とする超音波診断装置である。
【発明の効果】
【００２３】
第１の観点の発明によれば、トランスを使用しない電源回路が複数段接続される。トランスを使用しない電源回路は、トランスを使用した電源回路ほど、入力電圧に対して出力電圧を大きくすることはできないが、複数段接続することにより、トランスを使用した電源回路と少なくとも同程度の大きさの出力電圧を確保することができる。従って、従来のフライバックコンバータと同様に、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を発生することができる。さらに、前記電源回路は、トランスを使用しない回路であるため、従来のフライバックコンバータよりも薄型化を図ることができ、またトランスを使用しないのでスイッチング周波数を高くすることができ、回路部品の容積を小さくすることができる。以上により、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００２４】
第２の観点の発明によれば、前記出力電圧調節部により、所望の出力電圧を得ることができる。
【００２５】
第３の観点の発明によれば、２段の電源回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。
【００２６】
第４の観点の発明によれば、１段目の電源回路の出力電圧が入力電圧よりも高電圧になり、２段目の電源回路の出力電圧が所望の電圧になる。
【００２７】
第５，６の観点の発明によれば、前記１段目の電源回路に入力される低電圧の入力電圧から、前記２段目の電源回路の出力電圧として、高電圧の出力電圧を得ることができる。
【００２８】
第７の観点の発明によれば、前記電池の電圧が入力電圧として供給される。
【００２９】
第８の観点の発明によれば、前記１段目のブーストコンバータ回路及び前記２段目のＳＥＰＩＣ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ブーストコンバータ回路及び前記ＳＥＰＩＣ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型化を図ることができる。
【００３０】
第９の観点の発明によれば、前記１段目のＳＥＰＩＣ回路及び前記２段目のＳＥＰＩＣ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ＳＥＰＩＣ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００３１】
第１０の観点の発明によれば、前記超音波振動子に印加する電圧として、絶対値が等しい正と負の電圧を得ることができる。
【００３２】
第１１の観点の発明によれば、前記１段目のＳＥＰＩＣ回路及び前記２段目のブーストコンバータ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ＳＥＰＩＣ回路及び前記ブーストコンバータ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００３３】
第１２の観点の発明によれば、前記１段目のブーストコンバータ回路及び前記２段目のブーストコンバータ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ブーストコンバータ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型化を図ることができる。
【００３４】
第１３の観点の発明によれば、２段目の電源回路は複数の回路を有している場合であっても、各回路は前記１段目の電源回路を共用しているので、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００３５】
第１４の観点の発明によれば、前記２段目の電源回路における複数の回路において、絶対値の異なる出力電圧を得ることができる。
【００３６】
第１５の観点の発明によれば、前記１段目の電源回路を、前記超音波診断装置における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給される電圧を発生する電源回路としても利用することができ、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００３７】
第１６の観点の発明によれば、超音波振動子を駆動させる電圧として、Ｂモードやドップラモード等、送信モードの種類に応じて異なる出力電圧を得ることができる。
【００３８】
第１７の観点の発明によれば、第１〜１６のいずれか一の観点の発明と同一の効果を有する超音波診断装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る電圧発生回路を有する超音波診断装置の全体構成の一例を示すブロック図、図２は、図１に示す超音波診断装置の画像取得部の構成を示すブロック図、図３は、図２に示す画像取得部における送信部の構成を示すブロック図、図４は、図３に示す送信部における電圧発生回路の構成を示すブロック図、図５は、図４に示す電圧発生回路におけるブーストコンバータ回路の回路構成を示す図、図６は、図４に示す電圧発生回路におけるＳＥＰＩＣ回路の回路構成を示す図である。
【００４０】
図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）２、画像取得部３、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）部４、画像表示制御部５、表示部６、入力部７及び制御部８を含む。
【００４１】
前記超音波プローブ２は、超音波振動子のアレイ（ａｒｒａｙ）を有し（図示省略）、超音波の送受信を行なう。被検体Ｐの表面に密着された前記超音波プローブ２は、撮像断面に超音波を照射し、被検体Ｐの内部からその都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を時系列的な音線として受信する。また、前記超音波プローブ２は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査を行なう。
【００４２】
前記画像取得部３は、前記超音波振動子を駆動する電気信号を発生するとともに、前記超音波振動子で受信された電気信号からＢモード処理或いはドップラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理を行い、Ｂモード画像情報或いはドップラ画像情報を形成する。前記画像取得部３の詳細については後述する。
【００４３】
前記画像メモリ部４は、大容量メモリからなり、二次元断層画像情報や、時間変化する二次元断層画像情報であるシネ（ｃｉｎｅ）画像情報等が保存される。
【００４４】
前記画像表示制御部５は、Ｂモード処理で生成されたＢモード画像情報及びドップラ処理で生成された血流画像情報等の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに画像表示の形状や位置制御を行なう。
【００４５】
前記表示部６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像或いは血流画像等が表示される。
【００４６】
前記入力部７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等からなり、この入力部７により、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）が操作情報を入力するようになっている。前記入力部７からは、例えばＢモード処理の表示或いはドップラ処理の表示を選択するための操作情報及びドップラ処理を行うドップラ撮影領域の設定を行なう操作情報等が入力される。
【００４７】
前記制御部８は、前記入力部７から入力された操作情報及び予め記憶されたプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、前記超音波プローブ２を含む超音波撮像装置１各部の動作を制御する。
【００４８】
前記画像取得部３について、図２を参照して詳細に説明する。この画像取得部３は、送信ビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）３１、送信部３２、受信部３３、受信ビームフォーマ３４、Ｂモード処理部３５及びドップラ処理部３６を含む。
【００４９】
前記送信ビームフォーマ３１は、前記制御部８からの情報に基づいて、前記超音波プローブ２によって、焦点深度位置に電子フォーカス（ｆｏｃｕｓ）が行なわれるように、所定の遅延時間を有する電気信号を発生する。
【００５０】
前記送信部３２は、前記送信ビームフォーマ３１からの電気信号に基づいて、前記超音波プローブ２の超音波振動子を駆動するバースト波形を形成する。この送信部３２については、後で詳細に説明する。
【００５１】
前記受信部３３は、前記超音波振動子で受信された電気信号の初段増幅を行なう。前記受信ビームフォーマ３４は、前記受信部３３で受信された電気信号に、送信時と同様の所定の遅延時間を加えた遅延加算を行い、音線上の電気信号を形成する。
【００５２】
前記Ｂモード処理部３５は、遅延加算された音線上の電気信号に、対数変換、フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）処理等の処理を行ってＢモード画像情報を形成する。また、前記ドップラ処理部３６は、遅延加算された音線上の電気信号に、直交検波、フィルタ処理等を行い、被検体Ｐ内の血流情報を、周波数スペクトル（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）情報或いはＣＦＭ（ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）情報として表示する。
【００５３】
前記送信部３２について、図３に基づいて詳細に説明する。前記送受信部３２は、電圧発生回路３２１と駆動部３２２とを含む。前記電圧発生回路３２１は、前記超音波プローブ２の超音波振動子を駆動させる電圧として、前記駆動部３２２へ供給する正負の電圧±ＨＶを発生する。また、前記駆動部３２２は、前記送信ビームフォーマ３１からの電気信号に基づいて、前記超音波振動子を駆動するバースト波形の駆動信号を発生させる。そして、前記電圧発生回路３２１から前記駆動部３２２へ供給される±ＨＶは、前記超音波振動子を駆動するバースト波形の駆動信号の振幅に相当する電圧になっている。
【００５４】
前記電圧発生回路３２１について、図４に基づいて詳細に説明する。この電圧発生回路３２１は、トランスを使用しない電源回路として、ブーストコンバータ回路３２１１とＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎｄｅｄ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路３２１２とを２段接続、すなわち直列接続して構成されている。本例では、１段目がブーストコンバータ回路３２１１であり、２段目がＳＥＰＩＣ回路３２１２になっている。前記１段目のブーストコンバータ回路３２１１は、この１段目の出力電圧Ｖｏ１が入力電圧Ｖｉ１よりも高くなる定電圧回路である。また、前記２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２は、この２段目の出力電圧Ｖｏ２を所望の電圧にすることができる回路になっている。以下、具体的に説明する。
【００５５】
前記ブーストコンバータ回路３２１１は昇圧型の電源回路であり、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２も、昇圧型の電源回路を用いる。そして、２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２の出力電圧Ｖｏ２として、１段目のブーストコンバータ回路３２１１の入力電圧Ｖｉ１に対して最大で２０倍の出力電圧を得ることができるようになっている。具体的には、入力電圧Ｖｉ１は１５Ｖ以下であり、この入力電圧Ｖｉ１から出力電圧Ｖｏ２として±１０Ｖ〜±７０Ｖが得られるようになっている。ちなみに、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２の出力電圧Ｖｏ２としては、絶対値が等しい正負の電圧±Ｖｏ２が得られるようになっている。
【００５６】
ここで、本例では、前記電圧発生回路３２１の電源として、電池（図示省略）が用いられる。前記ブーストコンバータ回路３２１１には、この電池の電圧が入力電圧Ｖｉ１として供給される。本例では、入力電圧Ｖｉは１０Ｖ以下である。
【００５７】
ちなみに、仮に前記電圧発生回路３２１として、例えばＳＥＰＩＣ回路を単独で用いるとすると、このＳＥＰＩＣ回路においては、出力電圧は入力電圧の５倍程度が最大電圧になる。ここで、出力電圧が低くなると、得られる超音波画像の深度が浅くなるため、十分な深度を確保するためには、５０Ｖ以上の出力電圧が必要になる場合がある。この場合、例えば電池がリチウムイオン電池であるとすると、３つ以上のリチウムイオン電池を直列接続することにより、１０Ｖ以上の入力電圧を確保する必要がある。しかし、本例では、２段の電源回路、具体的には前記ブーストコンバータ回路３２１１と前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２を接続することにより、入力電圧に対して最大で２０倍の出力電圧Ｖｏ２を得ることができる。これにより、直列接続される電池の数を減らすことができ、装置の小型化に寄与することができる。
【００５８】
前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２の回路構成について詳細に説明する。先ず、前記ブーストコンバータ回路３２１１について、図５を参照して説明する。図５に示す前記ブーストコンバータ回路３２１１は、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３及びコンデンサＣ１を含む。また、前記ブーストコンバータ回路３２１１は、トランジスタＴｒ１とコントロールＩＣ１００とを含んでいる。前記トランジスタＴｒ１は、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）によって構成され、ゲート端子が前記コントロールＩＣ１００に接続され、ドレイン端子が前記インダクタＬ１と接続され、ソース端子が前記抵抗Ｒ１１を介して接地されている。前記トランジスタＴｒ１は、前記コントロールＩＣ１００によって、出力電圧Ｖｏ１が一定になるように、オン又はオフの状態を繰り返すスイッチング動作を行なうようになっている。
【００５９】
ちなみに、前記コントロールＩＣ１００は、前記トランジスタＴｒ１のソース端子と前記抵抗Ｒ１１の間にも接続されており、前記抵抗Ｒ１１の両端電圧を検出することにより、出力電流Ｉｏ１が過電流にならないよう、前記トランジスタＴｒ１のスイッチングを制御するようになっている。
【００６０】
次に、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２について図６を参照して説明する。この図６に示す前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、インダクタＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３、ダイオードＤ２１，Ｄ２２、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３及びコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４を含んでいる。また、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、トランジスタＴｒ２、コントロールＩＣ２００及びフィードバック演算器２０１を含んでいる。そして、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、出力電圧として正負の電圧±Ｖｏ２を得ることができ、出力電力として正負の電力±Ｗ２を得ることができる回路になっている。
【００６１】
前記トランジスタＴｒ２も、前記トランジスタＴｒ１と同様にＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴによって構成されている。そして、前記トランジスタＴｒ２は、ゲート端子が前記コントロールＩＣ２００と接続され、ドレイン端子が前記インダクタＬ２１と接続され、ソース端子が前記抵抗Ｒ２１を介して接地されている。前記フィードバック演算器２０１は、出力電圧±Ｖｏ２を所望の電圧にするためのフィードバック回路である。前記トランジスタＴｒ２は、前記フィードバック演算器２０１からの信号を受けた前記コントロールＩＣ２００によって、出力電圧±Ｖｏ２が所望の電圧になるように、オン又はオフの状態を繰り返すスイッチング動作を行なうようになっている。前記コントロールＩＣ２００、前記フィードバック演算器２０１及び前記トランジスタＴｒ２は、本発明における出力電圧調節部の実施の形態の一例である。
【００６２】
ちなみに、前記コントロールＩＣ２００は、前記トランジスタＴｒ２のソース端子と前記抵抗Ｒ２１の間にも接続され、前記抵抗Ｒ２１の両端電圧を検出することにより、出力電流Ｉｏ２が過電流にならないよう、前記トランジスタＴｒ１のスイッチングを制御するようになっている。
【００６３】
ここで、従来の電圧発生回路であるフライバックコンバータにおいて、トランスの高さは低くても１５ｍｍであるが、本例の前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２において、インダクタの高さは５ｍｍあれば十分である。従って、本例の電圧発生回路３２１は、従来のフライバックコンバータよりも薄型化を図ることができる。
【００６４】
さて、前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２からなる前記電圧発生回路３２１では、Ｂモードやドップラモード等の送信モードの種類に応じた所望の出力電圧を発生する。すなわち、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２からの出力電圧Ｖｏ２は可変であり、送信モードに応じて設定された電圧になる。以下、具体的に前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２の作用について説明する。
【００６５】
先ず、１段目の前記ブーストコンバータ回路３２１１には、図示しない電源から入力電圧Ｖｉ１が与えられる。具体的には、入力電圧Ｖｉ１は、１５Ｖ以下である。前記ブーストコンバータ回路３２１１では、前記コントロールＩＣ１００により、前記トランジスタＴｒ１のスイッチングが制御され、一定の出力電圧Ｖｏ１（Ｖｏ１＞Ｖｉ１）が得られる。
【００６６】
２段目の前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２には、前記ブーストコンバータ回路３２１１の出力電圧Ｖｏ１が入力電圧Ｖｉ２として与えられる。前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２では、前記コントロールＩＣ２００により、前記トランジスタＴｒ２のスイッチングが制御され、所望の出力電圧Ｖｏ２（Ｖｏ２＞Ｖｉ２）が得られる。出力電圧Ｖｏ２としては、正負の出力電圧±Ｖｏ２が得られ、この出力電圧±Ｖｏ２は、前記超音波プローブ２の超音波振動子を駆動させる電圧±ＨＶとして、前記駆動部３２２へ供給される。
【００６７】
以上説明した本例によれば、前記電圧発生回路３２１は、前記ブーストコンバータ回路３２１１と前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２とを２段接続しているので、入力電圧１５Ｖ以下の低電圧に対し、最大で２０倍の高電圧の出力電圧を得ることができる。従って、従来のフライバックコンバータと同様に、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を発生することができる。さらに、前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、トランスを使用しない回路であるため、従来のフライバックコンバータよりも薄型化を図ることができ、またトランスを使用しないのでスイッチング周波数を高くすることができ、回路部品の容積を小さくすることができる。以上により、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００６８】
また、本例によれば、Ｂモードやドプラモード等、送信モードの種類に応じて、出力電圧を変えることができる。
【００６９】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について説明する。図７は、本発明に係る電圧発生回路の実施形態の第一変形例を示す図であり、２段目の電源回路として２つのＳＥＰＩＣ回路３２１２−１，３２１２−２を有している。それぞれのＳＥＰＩＣ回路３２１２−１，３２１２−２では、絶対値の異なる正負の出力電圧として、±ＨＶＨと±ＨＶＬとが得られるようになっている。
【００７０】
この第一変形例において、２段目の電源回路の数は２つに限られるものではない。すなわち、図８に示すように、２段目の電源回路として、並列にｎ個（ｎは１より大きい自然数）のＳＥＰＩＣ回路３２１２−１，３２１２−２，・・・，３２１２−ｎが、前記ブーストコンバータ回路３２１１に接続されていてもよい。この場合にあっても、各ＳＥＰＩＣ回路の出力電圧は、絶対値の異なる出力電圧±ＨＶ１，±ＨＶ２，・・・，±ＨＶＮになっていることが好ましい。
【００７１】
この第一変形例によれば、前記電圧発生回路３２１において、２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２において、絶対値の異なる複数の出力電圧を得る場合においても、１段目のブーストコンバータ回路３２１１を共用することができ、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００７２】
次に、第二変形例について説明する。図９は、本発明に係る電圧発生回路の第二変形例を示す図である。この図９に示す第二変形例のように、１段目のブーストコンバータ回路３２１１の出力電圧を、２段目のＳＥＰＩＣ回路に供給するとともに、前記表示部６を構成するＬＣＤなど、前記超音波診断装置１における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給するようになっていてもよい。このようにすることで、１段目のブーストコンバータ回路３２１１を、前記超音波振動子以外の他の負荷に供給される電圧を発生する電源回路としても利用することができ、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００７３】
以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記電圧発生回路３２１を構成する電源回路が、図１０に示すように、１段目及び２段目ともにＳＥＰＩＣ回路３２１２ａ，３２１２ｂであってもよい。ただし、この場合、特に図示しないが、１段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２ａの出力ラインとしては、１本のみでよい。
【００７４】
また、特に図示しないが、前記電圧発生回路３２１が、負電圧を必要としない超音波診断装置に用いられる場合、前記電圧発生回路３２１を構成する電源回路として、１段目の電源回路をＳＥＰＩＣ回路とし、２段目の電源回路をブーストコンバータ回路としてもよい。さらに、前記電圧発生回路３２１を構成する電源回路を、１段目及び２段目ともにブーストコンバータ回路としてもよい。
【００７５】
さらに、前記実施形態では、２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２が前記フィードバック演算器２０１を備え、出力電圧が可変となっているが、１段目の電源回路において、出力電圧が可変となっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る電圧発生回路を有する超音波診断装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置の画像取得部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す画像取得部における送信部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す送信部における電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す電圧発生回路におけるブーストコンバータ回路の回路構成を示す図である。
【図６】図４に示す電圧発生回路におけるＳＥＰＩＣ回路の回路構成を示す図である。
【図７】本発明に係る電圧発生回路の実施形態の第一変形例を示す図である。
【図８】図７に示す第一変形例の他例の電圧発生回路を示す図である。
【図９】本発明に係る電圧発生回路の第二変形例を示す図である。
【図１０】本発明に係る電圧発生回路の実施形態の他例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 超音波診断装置
３２１ 電圧発生回路
３２１１ ブーストコンバータ回路
３２１２ ＳＥＰＩＣ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置においては、圧電材料からなる超音波振動子に電圧を印加してこれを振動させることにより、超音波の送波を行なっている。このため、超音波診断装置は、超音波振動子を駆動させるための電圧を発生する電圧発生回路を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、電圧発生回路の電源として、例えば電池を使用するような場合、電池からの供給電圧は、比較的低電圧（具体的には、１５Ｖ以下）になる。従って、電圧発生回路は、比較的低電圧から高電圧（具体的には、２０Ｖ〜５０Ｖ）の出力電圧を発生することが要求されることもある。これらの条件を満たす電圧発生回路として、従来、トランスを用いたスイッチングコンバータであるフライバックコンバータが用いられている。
【特許文献１】特開２００４−２３６８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フライバックコンバータはトランスを用いているため、スイッチング周波数を、所定周波数以上に上げることが困難である。ここで、実装基板においてコンデンサの静電容量を含めた回路部品の必要容量は、周波数のルートに反比例するという性質がある。従って、スイッチング周波数が大きくなるほど必要容量が少なくなり、回路部品の容積を小さくすることができる。しかし、上述のようにフライバックコンバータにおいては、スイッチング周波数を所定周波数以上に上げることが困難であるため、回路部品の容積を小さくすることができず、実装基板の小型化が困難である。また、フライバックコンバータは、トランスの高さのため、実装基板の薄型化の点で難点がある。以上より、フライバックコンバータを用いた場合、実装基板の小型薄型化には限界があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、超音波振動子を駆動する電圧を発生する電圧発生回路及びこの電圧発生回路を備えた超音波診断装置であって、従来のフライバックコンバータと同様に、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を発生することができ、なおかつ前記フライバックコンバータでは困難であった実装基板の小型薄型化を図ることができる電圧発生回路、及び超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、第１の観点の発明は、超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路であって、トランスを使用しない電源回路を複数段接続したことを特徴とする電圧発生回路である。
【０００７】
第２の観点の発明は、第１の観点の発明において、前記複数の電源回路のうち、少なくとも一の電源回路が、出力電圧を所望の電圧にする出力電圧調節部を有していることを特徴とする電圧発生回路である。
【０００８】
第３の観点の発明は、第１，２の観点の発明において、前記電源回路を２段有することを特徴とする電圧発生回路である。
【０００９】
第４の観点の発明は、第３の観点の発明において、２段接続された前記電源回路のうち、１段目の電源回路は、該１段目の出力電圧が入力電圧よりも高くなる定電圧回路であり、また２段目の電源回路は、前記出力電圧調節部を有することを特徴とする電圧発生回路である。
【００１０】
第５の観点の発明は、第１〜４のいずれか一の観点の発明において、入力電圧に対し、最大で２０倍の出力電圧を得ることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１１】
第６の観点の発明は、第１〜５のいずれか一の観点の発明において、入力電圧が１５Ｖ以下であり、出力電圧の絶対値が１０〜７０Ｖであることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１２】
第７の観点の発明は、第１〜６のいずれか一の観点の発明において、電源として電池を用いたことを特徴とする電圧発生回路である。
【００１３】
第８の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目の電源回路がブーストコンバータ回路であり、前記２段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１４】
第９の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにＳＥＰＩＣ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１５】
第１０の観点の発明は、第８又は９のいずれかの観点の発明において、前記２段目のＳＥＰＩＣ回路は、出力電圧として絶対値が等しい正と負の電圧を発生させることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１６】
第１１の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路であり、前記２段目の電源回路がブーストコンバータ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１７】
第１２の観点の発明は、第３〜７のいずれか一の観点の発明において、前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにブーストコンバータ回路であることを特徴とする電圧発生回路である。
【００１８】
第１３の観点の発明は、第３〜１２のいずれか一の観点の発明において、前記２段目の電源回路は、複数の回路を有することを特徴とする電圧発生回路である。
【００１９】
第１４の観点の発明は、第１３の観点の発明において、前記２段目の電源回路における複数の回路は、それぞれ絶対値の異なる電圧を発生させるものであることを特徴とする電圧発生回路である。
【００２０】
第１５の観点の発明は、第３〜１４のいずれか一の観点の発明において、前記１段目の電源回路で発生した電圧は、前記２段目の電源回路のほか、超音波診断装置における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給されることを特徴とする電圧発生回路である。
【００２１】
第１６の観点の発明は、第２〜１５のいずれか一の観点の発明において、前記電圧調節部は、超音波の送信モードの種類に応じて出力電圧を調節することを特徴とする電圧発生回路である。
【００２２】
第１７の観点の発明は、第１〜１６のいずれか一の観点の発明に係る電圧発生回路を有することを特徴とする超音波診断装置である。
【発明の効果】
【００２３】
第１の観点の発明によれば、トランスを使用しない電源回路が複数段接続される。トランスを使用しない電源回路は、トランスを使用した電源回路ほど、入力電圧に対して出力電圧を大きくすることはできないが、複数段接続することにより、トランスを使用した電源回路と少なくとも同程度の大きさの出力電圧を確保することができる。従って、従来のフライバックコンバータと同様に、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を発生することができる。さらに、前記電源回路は、トランスを使用しない回路であるため、従来のフライバックコンバータよりも薄型化を図ることができ、またトランスを使用しないのでスイッチング周波数を高くすることができ、回路部品の容積を小さくすることができる。以上により、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００２４】
第２の観点の発明によれば、前記出力電圧調節部により、所望の出力電圧を得ることができる。
【００２５】
第３の観点の発明によれば、２段の電源回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。
【００２６】
第４の観点の発明によれば、１段目の電源回路の出力電圧が入力電圧よりも高電圧になり、２段目の電源回路の出力電圧が所望の電圧になる。
【００２７】
第５，６の観点の発明によれば、前記１段目の電源回路に入力される低電圧の入力電圧から、前記２段目の電源回路の出力電圧として、高電圧の出力電圧を得ることができる。
【００２８】
第７の観点の発明によれば、前記電池の電圧が入力電圧として供給される。
【００２９】
第８の観点の発明によれば、前記１段目のブーストコンバータ回路及び前記２段目のＳＥＰＩＣ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ブーストコンバータ回路及び前記ＳＥＰＩＣ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型化を図ることができる。
【００３０】
第９の観点の発明によれば、前記１段目のＳＥＰＩＣ回路及び前記２段目のＳＥＰＩＣ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ＳＥＰＩＣ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００３１】
第１０の観点の発明によれば、前記超音波振動子に印加する電圧として、絶対値が等しい正と負の電圧を得ることができる。
【００３２】
第１１の観点の発明によれば、前記１段目のＳＥＰＩＣ回路及び前記２段目のブーストコンバータ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ＳＥＰＩＣ回路及び前記ブーストコンバータ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００３３】
第１２の観点の発明によれば、前記１段目のブーストコンバータ回路及び前記２段目のブーストコンバータ回路により、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を得ることができる。また、前記ブーストコンバータ回路は、トランスを用いない回路なので、実装基板の小型化を図ることができる。
【００３４】
第１３の観点の発明によれば、２段目の電源回路は複数の回路を有している場合であっても、各回路は前記１段目の電源回路を共用しているので、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００３５】
第１４の観点の発明によれば、前記２段目の電源回路における複数の回路において、絶対値の異なる出力電圧を得ることができる。
【００３６】
第１５の観点の発明によれば、前記１段目の電源回路を、前記超音波診断装置における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給される電圧を発生する電源回路としても利用することができ、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００３７】
第１６の観点の発明によれば、超音波振動子を駆動させる電圧として、Ｂモードやドップラモード等、送信モードの種類に応じて異なる出力電圧を得ることができる。
【００３８】
第１７の観点の発明によれば、第１〜１６のいずれか一の観点の発明と同一の効果を有する超音波診断装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る電圧発生回路を有する超音波診断装置の全体構成の一例を示すブロック図、図２は、図１に示す超音波診断装置の画像取得部の構成を示すブロック図、図３は、図２に示す画像取得部における送信部の構成を示すブロック図、図４は、図３に示す送信部における電圧発生回路の構成を示すブロック図、図５は、図４に示す電圧発生回路におけるブーストコンバータ回路の回路構成を示す図、図６は、図４に示す電圧発生回路におけるＳＥＰＩＣ回路の回路構成を示す図である。
【００４０】
図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）２、画像取得部３、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）部４、画像表示制御部５、表示部６、入力部７及び制御部８を含む。
【００４１】
前記超音波プローブ２は、超音波振動子のアレイ（ａｒｒａｙ）を有し（図示省略）、超音波の送受信を行なう。被検体Ｐの表面に密着された前記超音波プローブ２は、撮像断面に超音波を照射し、被検体Ｐの内部からその都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を時系列的な音線として受信する。また、前記超音波プローブ２は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査を行なう。
【００４２】
前記画像取得部３は、前記超音波振動子を駆動する電気信号を発生するとともに、前記超音波振動子で受信された電気信号からＢモード処理或いはドップラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理を行い、Ｂモード画像情報或いはドップラ画像情報を形成する。前記画像取得部３の詳細については後述する。
【００４３】
前記画像メモリ部４は、大容量メモリからなり、二次元断層画像情報や、時間変化する二次元断層画像情報であるシネ（ｃｉｎｅ）画像情報等が保存される。
【００４４】
前記画像表示制御部５は、Ｂモード処理で生成されたＢモード画像情報及びドップラ処理で生成された血流画像情報等の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに画像表示の形状や位置制御を行なう。
【００４５】
前記表示部６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像或いは血流画像等が表示される。
【００４６】
前記入力部７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等からなり、この入力部７により、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）が操作情報を入力するようになっている。前記入力部７からは、例えばＢモード処理の表示或いはドップラ処理の表示を選択するための操作情報及びドップラ処理を行うドップラ撮影領域の設定を行なう操作情報等が入力される。
【００４７】
前記制御部８は、前記入力部７から入力された操作情報及び予め記憶されたプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、前記超音波プローブ２を含む超音波撮像装置１各部の動作を制御する。
【００４８】
前記画像取得部３について、図２を参照して詳細に説明する。この画像取得部３は、送信ビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）３１、送信部３２、受信部３３、受信ビームフォーマ３４、Ｂモード処理部３５及びドップラ処理部３６を含む。
【００４９】
前記送信ビームフォーマ３１は、前記制御部８からの情報に基づいて、前記超音波プローブ２によって、焦点深度位置に電子フォーカス（ｆｏｃｕｓ）が行なわれるように、所定の遅延時間を有する電気信号を発生する。
【００５０】
前記送信部３２は、前記送信ビームフォーマ３１からの電気信号に基づいて、前記超音波プローブ２の超音波振動子を駆動するバースト波形を形成する。この送信部３２については、後で詳細に説明する。
【００５１】
前記受信部３３は、前記超音波振動子で受信された電気信号の初段増幅を行なう。前記受信ビームフォーマ３４は、前記受信部３３で受信された電気信号に、送信時と同様の所定の遅延時間を加えた遅延加算を行い、音線上の電気信号を形成する。
【００５２】
前記Ｂモード処理部３５は、遅延加算された音線上の電気信号に、対数変換、フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）処理等の処理を行ってＢモード画像情報を形成する。また、前記ドップラ処理部３６は、遅延加算された音線上の電気信号に、直交検波、フィルタ処理等を行い、被検体Ｐ内の血流情報を、周波数スペクトル（ｓｐｅｃｔｒｕｍ）情報或いはＣＦＭ（ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）情報として表示する。
【００５３】
前記送信部３２について、図３に基づいて詳細に説明する。前記送受信部３２は、電圧発生回路３２１と駆動部３２２とを含む。前記電圧発生回路３２１は、前記超音波プローブ２の超音波振動子を駆動させる電圧として、前記駆動部３２２へ供給する正負の電圧±ＨＶを発生する。また、前記駆動部３２２は、前記送信ビームフォーマ３１からの電気信号に基づいて、前記超音波振動子を駆動するバースト波形の駆動信号を発生させる。そして、前記電圧発生回路３２１から前記駆動部３２２へ供給される±ＨＶは、前記超音波振動子を駆動するバースト波形の駆動信号の振幅に相当する電圧になっている。
【００５４】
前記電圧発生回路３２１について、図４に基づいて詳細に説明する。この電圧発生回路３２１は、トランスを使用しない電源回路として、ブーストコンバータ回路３２１１とＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎｄｅｄ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路３２１２とを２段接続、すなわち直列接続して構成されている。本例では、１段目がブーストコンバータ回路３２１１であり、２段目がＳＥＰＩＣ回路３２１２になっている。前記１段目のブーストコンバータ回路３２１１は、この１段目の出力電圧Ｖｏ１が入力電圧Ｖｉ１よりも高くなる定電圧回路である。また、前記２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２は、この２段目の出力電圧Ｖｏ２を所望の電圧にすることができる回路になっている。以下、具体的に説明する。
【００５５】
前記ブーストコンバータ回路３２１１は昇圧型の電源回路であり、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２も、昇圧型の電源回路を用いる。そして、２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２の出力電圧Ｖｏ２として、１段目のブーストコンバータ回路３２１１の入力電圧Ｖｉ１に対して最大で２０倍の出力電圧を得ることができるようになっている。具体的には、入力電圧Ｖｉ１は１５Ｖ以下であり、この入力電圧Ｖｉ１から出力電圧Ｖｏ２として±１０Ｖ〜±７０Ｖが得られるようになっている。ちなみに、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２の出力電圧Ｖｏ２としては、絶対値が等しい正負の電圧±Ｖｏ２が得られるようになっている。
【００５６】
ここで、本例では、前記電圧発生回路３２１の電源として、電池（図示省略）が用いられる。前記ブーストコンバータ回路３２１１には、この電池の電圧が入力電圧Ｖｉ１として供給される。本例では、入力電圧Ｖｉは１０Ｖ以下である。
【００５７】
ちなみに、仮に前記電圧発生回路３２１として、例えばＳＥＰＩＣ回路を単独で用いるとすると、このＳＥＰＩＣ回路においては、出力電圧は入力電圧の５倍程度が最大電圧になる。ここで、出力電圧が低くなると、得られる超音波画像の深度が浅くなるため、十分な深度を確保するためには、５０Ｖ以上の出力電圧が必要になる場合がある。この場合、例えば電池がリチウムイオン電池であるとすると、３つ以上のリチウムイオン電池を直列接続することにより、１０Ｖ以上の入力電圧を確保する必要がある。しかし、本例では、２段の電源回路、具体的には前記ブーストコンバータ回路３２１１と前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２を接続することにより、入力電圧に対して最大で２０倍の出力電圧Ｖｏ２を得ることができる。これにより、直列接続される電池の数を減らすことができ、装置の小型化に寄与することができる。
【００５８】
前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２の回路構成について詳細に説明する。先ず、前記ブーストコンバータ回路３２１１について、図５を参照して説明する。図５に示す前記ブーストコンバータ回路３２１１は、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３及びコンデンサＣ１を含む。また、前記ブーストコンバータ回路３２１１は、トランジスタＴｒ１とコントロールＩＣ１００とを含んでいる。前記トランジスタＴｒ１は、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）によって構成され、ゲート端子が前記コントロールＩＣ１００に接続され、ドレイン端子が前記インダクタＬ１と接続され、ソース端子が前記抵抗Ｒ１１を介して接地されている。前記トランジスタＴｒ１は、前記コントロールＩＣ１００によって、出力電圧Ｖｏ１が一定になるように、オン又はオフの状態を繰り返すスイッチング動作を行なうようになっている。
【００５９】
ちなみに、前記コントロールＩＣ１００は、前記トランジスタＴｒ１のソース端子と前記抵抗Ｒ１１の間にも接続されており、前記抵抗Ｒ１１の両端電圧を検出することにより、出力電流Ｉｏ１が過電流にならないよう、前記トランジスタＴｒ１のスイッチングを制御するようになっている。
【００６０】
次に、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２について図６を参照して説明する。この図６に示す前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、インダクタＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３、ダイオードＤ２１，Ｄ２２、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３及びコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４を含んでいる。また、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、トランジスタＴｒ２、コントロールＩＣ２００及びフィードバック演算器２０１を含んでいる。そして、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、出力電圧として正負の電圧±Ｖｏ２を得ることができ、出力電力として正負の電力±Ｗ２を得ることができる回路になっている。
【００６１】
前記トランジスタＴｒ２も、前記トランジスタＴｒ１と同様にＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴによって構成されている。そして、前記トランジスタＴｒ２は、ゲート端子が前記コントロールＩＣ２００と接続され、ドレイン端子が前記インダクタＬ２１と接続され、ソース端子が前記抵抗Ｒ２１を介して接地されている。前記フィードバック演算器２０１は、出力電圧±Ｖｏ２を所望の電圧にするためのフィードバック回路である。前記トランジスタＴｒ２は、前記フィードバック演算器２０１からの信号を受けた前記コントロールＩＣ２００によって、出力電圧±Ｖｏ２が所望の電圧になるように、オン又はオフの状態を繰り返すスイッチング動作を行なうようになっている。前記コントロールＩＣ２００、前記フィードバック演算器２０１及び前記トランジスタＴｒ２は、本発明における出力電圧調節部の実施の形態の一例である。
【００６２】
ちなみに、前記コントロールＩＣ２００は、前記トランジスタＴｒ２のソース端子と前記抵抗Ｒ２１の間にも接続され、前記抵抗Ｒ２１の両端電圧を検出することにより、出力電流Ｉｏ２が過電流にならないよう、前記トランジスタＴｒ１のスイッチングを制御するようになっている。
【００６３】
ここで、従来の電圧発生回路であるフライバックコンバータにおいて、トランスの高さは低くても１５ｍｍであるが、本例の前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２において、インダクタの高さは５ｍｍあれば十分である。従って、本例の電圧発生回路３２１は、従来のフライバックコンバータよりも薄型化を図ることができる。
【００６４】
さて、前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２からなる前記電圧発生回路３２１では、Ｂモードやドップラモード等の送信モードの種類に応じた所望の出力電圧を発生する。すなわち、前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２からの出力電圧Ｖｏ２は可変であり、送信モードに応じて設定された電圧になる。以下、具体的に前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２の作用について説明する。
【００６５】
先ず、１段目の前記ブーストコンバータ回路３２１１には、図示しない電源から入力電圧Ｖｉ１が与えられる。具体的には、入力電圧Ｖｉ１は、１５Ｖ以下である。前記ブーストコンバータ回路３２１１では、前記コントロールＩＣ１００により、前記トランジスタＴｒ１のスイッチングが制御され、一定の出力電圧Ｖｏ１（Ｖｏ１＞Ｖｉ１）が得られる。
【００６６】
２段目の前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２には、前記ブーストコンバータ回路３２１１の出力電圧Ｖｏ１が入力電圧Ｖｉ２として与えられる。前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２では、前記コントロールＩＣ２００により、前記トランジスタＴｒ２のスイッチングが制御され、所望の出力電圧Ｖｏ２（Ｖｏ２＞Ｖｉ２）が得られる。出力電圧Ｖｏ２としては、正負の出力電圧±Ｖｏ２が得られ、この出力電圧±Ｖｏ２は、前記超音波プローブ２の超音波振動子を駆動させる電圧±ＨＶとして、前記駆動部３２２へ供給される。
【００６７】
以上説明した本例によれば、前記電圧発生回路３２１は、前記ブーストコンバータ回路３２１１と前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２とを２段接続しているので、入力電圧１５Ｖ以下の低電圧に対し、最大で２０倍の高電圧の出力電圧を得ることができる。従って、従来のフライバックコンバータと同様に、比較的低電圧の入力電圧から高電圧の出力電圧を発生することができる。さらに、前記ブーストコンバータ回路３２１１及び前記ＳＥＰＩＣ回路３２１２は、トランスを使用しない回路であるため、従来のフライバックコンバータよりも薄型化を図ることができ、またトランスを使用しないのでスイッチング周波数を高くすることができ、回路部品の容積を小さくすることができる。以上により、実装基板の小型薄型化を図ることができる。
【００６８】
また、本例によれば、Ｂモードやドプラモード等、送信モードの種類に応じて、出力電圧を変えることができる。
【００６９】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について説明する。図７は、本発明に係る電圧発生回路の実施形態の第一変形例を示す図であり、２段目の電源回路として２つのＳＥＰＩＣ回路３２１２−１，３２１２−２を有している。それぞれのＳＥＰＩＣ回路３２１２−１，３２１２−２では、絶対値の異なる正負の出力電圧として、±ＨＶＨと±ＨＶＬとが得られるようになっている。
【００７０】
この第一変形例において、２段目の電源回路の数は２つに限られるものではない。すなわち、図８に示すように、２段目の電源回路として、並列にｎ個（ｎは１より大きい自然数）のＳＥＰＩＣ回路３２１２−１，３２１２−２，・・・，３２１２−ｎが、前記ブーストコンバータ回路３２１１に接続されていてもよい。この場合にあっても、各ＳＥＰＩＣ回路の出力電圧は、絶対値の異なる出力電圧±ＨＶ１，±ＨＶ２，・・・，±ＨＶＮになっていることが好ましい。
【００７１】
この第一変形例によれば、前記電圧発生回路３２１において、２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２において、絶対値の異なる複数の出力電圧を得る場合においても、１段目のブーストコンバータ回路３２１１を共用することができ、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００７２】
次に、第二変形例について説明する。図９は、本発明に係る電圧発生回路の第二変形例を示す図である。この図９に示す第二変形例のように、１段目のブーストコンバータ回路３２１１の出力電圧を、２段目のＳＥＰＩＣ回路に供給するとともに、前記表示部６を構成するＬＣＤなど、前記超音波診断装置１における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給するようになっていてもよい。このようにすることで、１段目のブーストコンバータ回路３２１１を、前記超音波振動子以外の他の負荷に供給される電圧を発生する電源回路としても利用することができ、実装基板の大きさを抑制することができる。
【００７３】
以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記電圧発生回路３２１を構成する電源回路が、図１０に示すように、１段目及び２段目ともにＳＥＰＩＣ回路３２１２ａ，３２１２ｂであってもよい。ただし、この場合、特に図示しないが、１段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２ａの出力ラインとしては、１本のみでよい。
【００７４】
また、特に図示しないが、前記電圧発生回路３２１が、負電圧を必要としない超音波診断装置に用いられる場合、前記電圧発生回路３２１を構成する電源回路として、１段目の電源回路をＳＥＰＩＣ回路とし、２段目の電源回路をブーストコンバータ回路としてもよい。さらに、前記電圧発生回路３２１を構成する電源回路を、１段目及び２段目ともにブーストコンバータ回路としてもよい。
【００７５】
さらに、前記実施形態では、２段目のＳＥＰＩＣ回路３２１２が前記フィードバック演算器２０１を備え、出力電圧が可変となっているが、１段目の電源回路において、出力電圧が可変となっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る電圧発生回路を有する超音波診断装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置の画像取得部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す画像取得部における送信部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す送信部における電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す電圧発生回路におけるブーストコンバータ回路の回路構成を示す図である。
【図６】図４に示す電圧発生回路におけるＳＥＰＩＣ回路の回路構成を示す図である。
【図７】本発明に係る電圧発生回路の実施形態の第一変形例を示す図である。
【図８】図７に示す第一変形例の他例の電圧発生回路を示す図である。
【図９】本発明に係る電圧発生回路の第二変形例を示す図である。
【図１０】本発明に係る電圧発生回路の実施形態の他例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 超音波診断装置
３２１ 電圧発生回路
３２１１ ブーストコンバータ回路
３２１２ ＳＥＰＩＣ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路であって、トランスを使用しない電源回路を複数段接続した
ことを特徴とする電圧発生回路。
【請求項２】
前記複数の電源回路のうち、少なくとも一の電源回路が、出力電圧を所望の電圧にする出力電圧調節部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧発生回路。
【請求項３】
前記電源回路を２段有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧発生回路。
【請求項４】
２段接続された前記電源回路のうち、１段目の電源回路は、該１段目の出力電圧が入力電圧よりも高くなる定電圧回路であり、また２段目の電源回路は、前記出力電圧調節部を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の電圧発生回路。
【請求項５】
入力電圧に対し、最大で２０倍の出力電圧を得ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項６】
入力電圧が１５Ｖ以下であり、出力電圧の絶対値が１０〜７０Ｖであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項７】
電源として電池を用いたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項８】
前記１段目の電源回路がブーストコンバータ回路であり、前記２段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路である
ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項９】
前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにＳＥＰＩＣ回路であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１０】
前記２段目のＳＥＰＩＣ回路は、出力電圧として絶対値が等しい正と負の電圧を発生させることを特徴とする請求項８又は９に記載の電圧発生回路。
【請求項１１】
前記第１段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路であり、前記２段目の電源回路がブーストコンバータ回路であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１２】
前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにブーストコンバータ回路であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１３】
前記２段目の電源回路は複数の回路を有することを特徴とする請求項３〜１２のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１４】
前記２段目の電源回路における複数の回路は、それぞれ絶対値の異なる電圧を発生させるものであることを特徴とする請求項１３に記載の電圧発生回路。
【請求項１５】
前記１段目の電源回路で発生した電圧は、前記２段目の電源回路のほか、超音波診断装置における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給されることを特徴とする請求項３〜１４のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１６】
前記電圧調節部は、超音波の送信モードの種類に応じて出力電圧を調節することを特徴とする請求項２〜１５のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の電圧発生回路を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１】
超音波振動子を駆動させる電圧を発生する電圧発生回路であって、トランスを使用しない電源回路を複数段接続した
ことを特徴とする電圧発生回路。
【請求項２】
前記複数の電源回路のうち、少なくとも一の電源回路が、出力電圧を所望の電圧にする出力電圧調節部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧発生回路。
【請求項３】
前記電源回路を２段有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧発生回路。
【請求項４】
２段接続された前記電源回路のうち、１段目の電源回路は、該１段目の出力電圧が入力電圧よりも高くなる定電圧回路であり、また２段目の電源回路は、前記出力電圧調節部を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の電圧発生回路。
【請求項５】
入力電圧に対し、最大で２０倍の出力電圧を得ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項６】
入力電圧が１５Ｖ以下であり、出力電圧の絶対値が１０〜７０Ｖであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項７】
電源として電池を用いたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項８】
前記１段目の電源回路がブーストコンバータ回路であり、前記２段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路である
ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項９】
前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにＳＥＰＩＣ回路であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１０】
前記２段目のＳＥＰＩＣ回路は、出力電圧として絶対値が等しい正と負の電圧を発生させることを特徴とする請求項８又は９に記載の電圧発生回路。
【請求項１１】
前記第１段目の電源回路がＳＥＰＩＣ回路であり、前記２段目の電源回路がブーストコンバータ回路であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１２】
前記１段目及び前記２段目の電源回路が、ともにブーストコンバータ回路であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１３】
前記２段目の電源回路は複数の回路を有することを特徴とする請求項３〜１２のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１４】
前記２段目の電源回路における複数の回路は、それぞれ絶対値の異なる電圧を発生させるものであることを特徴とする請求項１３に記載の電圧発生回路。
【請求項１５】
前記１段目の電源回路で発生した電圧は、前記２段目の電源回路のほか、超音波診断装置における前記超音波振動子以外の他の負荷に供給されることを特徴とする請求項３〜１４のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１６】
前記電圧調節部は、超音波の送信モードの種類に応じて出力電圧を調節することを特徴とする請求項２〜１５のいずれか一項に記載の電圧発生回路。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の電圧発生回路を有することを特徴とする超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２９６５７（Ｐ２０１０−２９６５７Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７０８９６（Ｐ２００９−１７０８９６）
【出願日】平成２１年７月２２日（２００９．７．２２）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２２日（２００９．７．２２）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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