JP4643214B2 - 超音波プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブ又は超音波診断装置の送信回路の回路構成等に関する。

超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓、腹部、泌尿器、および産婦人科などで広く利用されている。

この超音波画像診断装置においては、被検体に当接可能な超音波プローブを用いて超音波走査を行う。超音波振動子が一次元アレイ状に配列された超音波プローブが一般的に利用されるが、近年では、１次元アレイのみならず、エレベーション方向に分割された振動子を持つことにより同方向の超音波ビーム開口を制御可能な１．５次元アレイや、３次元スキャンするための２次元アレイプローブについても研究が行われている。

図１４は、従来の超音波プローブのユニポーラ型パルサ５１を含む送信系５０を示した図である。同図に示すように、パルサ５１は、送信電圧を超音波振動子に印加するスイッチ回路５２と、このスイッチ回路５２をＯＮ／ＯＦＦさせるドライブ回路５３とを有している。スイッチ回路５２は一般的にＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタで構成されており、同図のＭＯＳＦＥＴの例で説明すると、ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース電圧を切り替えることでスイッチがオン/オフすることができる。ドライバ回路５３は、ＭＯＳＦＥＴの前段に設けられ、駆動電圧ＶＰＸ（ＶＤＸ）によって制御される。このドライバ回路５３は、例えばＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ Ｌｏｇｉｃ）レベルのロジック信号を増幅し、あるいはレベル変換を行いＭＯＳＦＥＴに接続されゲート−ソース電圧を切り替える。スイッチ回路５２がこの切り替えによってえられる送信電圧源Ｖｐｐをオン/オフすることで、送信電圧源から出力に電流がパルス的に流れ送信パルスとして出力される。

なお、このパルサ５１は超音波振動子毎、あるいは複数振動子を分担するように複数回路構成され、各回路に微小な遅延時間を与えてパルス送信することで、超音波を所定の場所に集束させることができる。

この様な超音波プローブを用いた超音波送信における消費電力は、送信電圧と送信時間により決定される。この消費電力は、超音波として出力される電力以外は各送信系５０の消費電力であり、これらはプローブ内のパルサ５１の発熱に変わる。より具体的には、スイッチ回路５２でのスイッチングにより、浮遊容量に流れる電流によるロスやＯＮ抵抗によるロスが発生し、これらが発熱に変わる。また、ドライブ回路５３は、スイッチ回路５２を十分にＯＮ／ＯＦＦさせるための電源電圧を使うと共に、ドライブ回路５３においてもスイッチ回路５２と同様、回路内の配線や素子の浮遊容量、ON抵抗によるロスが発生し、これらが発熱に変わる。

ところで、超音波診断装置では、十分な感度を得るために、発熱や音圧の制約範囲内で大きなパワーで送信したいという要求がある。しかしながら、超音波プローブ内に送信系６０を実装した場合、従来の構成では、プローブを積極的に冷やさない限り、パルサの消費電力によりプローブが発熱し送信エネルギを十分に上げることができない。

また、例えば送信電圧が低い場合には、スイッチ回路５２におけるロスは低くなる一方、別の駆動電圧によって制御されるドライブ回路５３においては、ロスは変化しない。従って、送信電圧を低下させた場合であってもドライブ回路の電力は下がらず、パルス数の多いドップラ等の送信の場合や、連続送信のＳＣＷモードの場合に特に問題になる。

さらに、装置によっては、重い負荷用のパルサ回路５０を必要とする場合がある。係る場合には、スイッチ回路５２のトランジスタが大きくなるため入力容量も大きくなる。従って、これを駆動するドライブ回路５３も大きくする必要があり、これに伴ってロスがさらに大きくなるため、プローブの発熱は、さらに大きな問題となる。

なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
ＵＳＰ６，１２６，６０２

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比して超音波送信における消費電力が低く発熱量が少ない超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、供給されるパルス電流に基づいて超音波を発生する少なくとも一つの超音波振動子と、送信電圧を発生し可変制御される送信電圧源と、前記送信電圧をスイッチして前記パルス電流を発生し、前記少なくとも一つの超音波振動子に供給するスイッチ回路と、前記スイッチ回路を駆動するドライブ回路と、前記送信電圧に応じて、前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段であって、グランド電位その他の固定電位となるように前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段と、を具備することを特徴とする超音波プローブ又は超音波診断装置である。
請求項２に記載の発明は、供給されるパルス電流に基づいて超音波を発生する少なくとも一つの超音波振動子と、送信電圧を発生し可変制御される送信電圧源と、前記送信電圧をスイッチして前記パルス電流を発生し、前記少なくとも一つの超音波振動子に供給するスイッチ回路と、前記スイッチ回路を駆動するドライブ回路と、前記送信電圧に応じて、前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段であって、前記送信電圧その他の可変電圧となるように前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段と、を具備することを特徴とする超音波プローブ又は超音波診断装置である。
請求項３に記載の発明は、供給されるパルス電流に基づいて超音波を発生する少なくとも一つの超音波振動子と、送信電圧を発生し可変制御される送信電圧源と、前記送信電圧をスイッチして前記パルス電流を発生し、前記少なくとも一つの超音波振動子に供給するスイッチ回路と、前記スイッチ回路を駆動するドライブ回路と、前記送信電圧に応じて、前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段であって、前記ドライブ回路の電源電圧を、前記送信電圧源と連動して制御されるトラッキング電源を用いて制御する電圧制御手段と、を具備することを特徴とする超音波プローブ又は超音波診断装置である。

以上本発明によれば、従来に比して超音波送信における消費電力が低く発熱量が少ない超音波プローブ及び超音波診断装置を実現できる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１０のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１は、超音波プローブ１２、装置本体１１、装置本体１１に接続されオペレータからの各種指示・命令・情報を装置本体１１にとりこむための外部入力装置１３、モニタ１４とから構成される。入力装置１３には、関心領域（ＲＯＩ）の設定などを行うためのトラックボール１３ａ、スイッチ・ボタン１３ｂ、マウス１３ｃ、キーボード１３ｄが設けられる。超音波プローブ１２には、送信ユニット４０、電圧制御ユニット４１が設けられている。また、装置本体１１は、超音波受信ユニット２１、Ｂモード処理ユニット２２、ドプラ処理ユニット２３、画像生成回路２４、画像メモリ回路２５、記録制御部２６、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２７、画像記憶部２８、内部記憶装置２９、インタフェース部３０を有している。

超音波プローブ１２は、圧電セラミック等の音響／電気可逆的変換素子としての圧電振動子（例えば、ＰＺＴ（登録商標）等）を有する。複数の圧電振動子は並列され、プローブ１２の先端に装備される。

超音波プローブ１２に設けられる送信ユニット２０は、制御プロセッサ２７によって制御される送信電圧に基づいてレートパルスを発生する。各レートパルスには、本超音波プローブ１２において、超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が与えられ、プローブ１２にチャンネル毎に電圧パルスを印加される。これにより、プローブ１２から超音波ビームが被検体に送信される。

また、超音波プローブ１２に設けられる送信ユニット２０は、送信電圧が所定の値以下になった場合に、パルサのスイッチング回路を駆動するドライブ回路の制御電圧を低下させる電圧制御ユニットを有している。なお、パルサ、電圧制御ユニットを含む送信ユニット２０の構成については、後で詳しく説明する。

画像生成用に被検体内に照射された超音波ビームは、被検体内の音響インピーダンスの不連続面で反射し、その反射波がプローブ１２で受信される。プローブ１２からチャンネル毎に出力されるエコー信号は、受信ユニット２１に取り込まれ、当該受信ユニット２１内でチャンネル毎に増幅され、受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えられ、加算される。この加算により受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。この送信指向性と受信指向性とにより超音波送受信の総合的な指向性が決定される（この指向性は、一般に「走査線」と呼ばれる）。

受信ユニット２１から出力されるエコー信号は、Ｂモード処理ユニット２２と、ドプラ処理ユニット２３に送られる。Ｂモード処理ユニット２２は、図示しないが、対数変換器、包絡線検波回路、アナログディジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）から構成される。対数変換器は、エコー信号を対数変換する。包絡線検波回路は対数変換器からの出力信号の包絡線を検波する。この検波信号はアナログディジタルコンバータを介してディジタル化され、検波データとして出力される。また、ドプラ処理ユニット２３は、周波数解析によりその解析結果や、フィルタを用いて血流成分を抽出し平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。

画像生成回路２４は、Ｂモード処理ユニット２２から入力した検波データを用いてフレーム相関処理等を実行し、Ｂモード画像を生成する。また、画像生成回路２４は、ドプラ処理ユニット２３から入力した血流情報を用いて、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像を作成する。

画像メモリ回路２５は、画像生成回路２４から受け取った画像データ（「生データ」とも呼ばれる）に基づいて、モニタ１４に表示するための超音波画像を生成するものであり、スキャンコンバータ、シネメモリ、フレームメモリ、ビデオ変換器等を有する。スキャンコンバータは、画像生成回路２４からから入力した超音波スキャンの走査線信号列を、空間情報に基づいた直交座標系のデータに変換する。シネメモリは、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。このシネメモリに記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。フレームメモリは、一フレーム分の超音波画像を記憶するメモリであり、当該フレームメモリ２７に現在記憶されている画像がモニタ１４に表示される。また、例えば、操作入力装置１３のフリーズオンボタンを押すことにより、当該フレームメモリへの上書きが中止される。ビデオ変換部は、フレームメモリから受け取った画像データに対し、さらにビデオフォーマット変換を行う。

制御プロセッサ２７は、ユーザの入力装置１３またはその他インタフェースから入力されたモード選択、ＲＯＩ設定、送信開始・終了に基づき、内部記憶装置２９に記憶された送受信条件と装置制御プログラムとを読み出し、これらに従って、当該超音波診断装置を静的又は動的に制御する。

画像記憶部２８は、制御プロセッサ２７の制御のもと、画像メモリ回路２５から受け取った画像データ（静止画像、動画像）を記録する。

内部記憶装置２９は、当該装置の制御プログラム、診断プロトコルや送受信条件等の各種データ群、収集された画像データ等を記憶する。また、内部記憶装置２９は、一連の検査手順を構成する各処理を実現する各種小プログラム（アクティビティ）、及び各種アクティビティによって構成された検査手順（ワークフロー）に従って装置を制御するための制御プログラムを格納する。

モニタ１４は、画像メモリ回路２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。このモニタ１４上に表示された画像等は、画像メモリ回路２５内のフレームメモリに記憶された対応する画像データを用いて、例えば画像記憶部２８に記録される。

（送信ユニット及び電圧制御ユニット）
次に、超音波プローブ１２に実装される送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１の構成について説明する。図２は、送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１の構成を示した図である。なお、この送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１は、超音波振動子毎、あるいは複数振動子を分担するように複数個の回路を配列して構成される。

送信ユニット４０は、ユニポーラ型パルサ４００、スイッチ４０１、４０２を有している。ユニポーラ型パルサ４００には、スイッチ回路と、このスイッチ回路をＯＮ／ＯＦＦさせるドライブ回路（共に図示せず）が内蔵されている。なお、ユニポーラ型パルサ４００の内部構成は、例えば図１４に示すパルサ５１と略同様である。本実施形態では説明を簡略化するため、図２において矩形により象徴的に図示してある。

ユニポーラ型パルサ４００に内蔵されるスイッチ回路は、例えばＭＯＳＦＥＴを有し、ドライブ回路によるＯＮ／ＯＦＦ制御に従って送信電流を超音波振動子に印加する。なお、本スイッチ回路が有するＭＯＳＦＥＴのＶＤＳ−ＩＤ特性のグラフを図３に、ＶＧ−ＩＤ特性のグラフを図４に示した。

ユニポーラ型パルサ４００に内蔵されたドライブ回路には、送信電圧Ｖｐｐ、ドライブ回路用電圧Ｖｐｘ及びＶｄｘが供給される。送信電圧Ｖｐｐは可変送信電圧源ＶＰＰから、ドライブ回路用電圧Ｖｐｘはドライブ回路用電圧源ＶＰＸ０又はＧＮＤ（グランド）から、ドライブ回路用電圧Ｖｐｘはドライブ回路用電圧源ＶＤＸ０又は可変ドライブ回路用電圧源ＶＤＸ１から、それぞれ供給される。

スイッチ４０１は、ユニポーラ型パルサ４００に送信電圧Ｖｐｐを供給する電圧源を選択するため、ドライブ回路用電圧源ＶＰＸ０とＧＮＤとの間で接続を切り替える。また、スイッチ４０２は、ユニポーラ型パルサ４００に送信電圧Ｖｐｐを供給する電圧源を選択するため、ドライブ回路用電圧源ＶＤＸ０と可変ドライブ回路用電圧源ＶＤＸ１との間で接続を切り替える。

電圧制御ユニット４１は、制御プロセッサ２７からの指示に従って、パルサ４００に供給されるドライブ回路用電圧Ｖｐｘ及びＶｄｘを制御する。すなわち、電圧制御ユニット４１は、パルサ４００におけるスイッチ回路のみならずドライブ回路での消費電力を低減させるように、送信電圧Ｖｐｐの値に応じてドライブ回路用電圧Ｖｐｐ及びＶｄｘを制御する。

図５は、電圧制御ユニット４１のドライブ回路用電圧制御の一例を示した図である。同図に示すように、例えば、電圧制御ユニット４１は、送信電圧Ｖｐｐが所定の閾値以上のとき（同図では、１２Ｖ以上のとき）には、スイッチ４０１をドライブ回路用電圧源ＶＰＸ０に接続させ、また、スイッチ４０２をドライブ回路用電圧源ＶＤＸ０に接続させる。なお、ドライブ回路用電圧源ＶＰＸ０はトラッキング電源となっており、ＶＰＸ０＝Ｖｐｐ−Ｖｄｘの関係式に従って電圧制御ユニット４１により制御される。例えば、図３の例において、送信電圧Ｖｐｐが１００Ｖである場合には、ＶＰＸ０＝Ｖｐｐ−Ｖｄｘ＝１００Ｖ−１２Ｖ＝８８Ｖとなるように制御される。

一方、送信電圧Ｖｐｐが所定の閾値以下となった場合（同図では、１２Ｖ以下となった場合）には、電圧制御ユニット４１は、スイッチ４０１をＧＮＤに接続させることでドライブ回路用電圧Ｖｐｘを０Ｖとし、また、スイッチ４０２をトラッキング電源であるドライブ回路用電圧源ＶＤＸ１に接続させることで、ドライブ回路用電圧Ｖｄｘが送信電圧Ｖｐｐと等しくなるように制御する。

すなわち、送信電圧Ｖｐｐが所定の閾値以下になると、電圧制御ユニット４１は、スイッチ回路を駆動可能なドライブ回路の出力電圧を保証しながら、当該ドライブ回路に供給するドライブ回路用電圧を低下させる。これにより、送信電圧の低下に伴ってパルサドライブ電圧も低下させることができ、パルサのスイッチ回路のみならず、ドライブ回路での消費電力をも低減させることができる。

図６は、超音波送信時におけるユニポーラ型送信ユニット４０のタイミングチャートの一例を示している。同図において、スイッチ回路のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧Ｖｇｐ、Ｖｇｎ（例えば、図１４のＭＯＳＦＥＴ−Ｍ２及びＭＯＳＦＥ−Ｍ１のそれぞれのゲート電圧）は、従来の値よりも小さくなっている。従って、特に連続送信を繰り返す場合には、従来よりも小さなゲート電圧Ｖｇｐ、Ｖｇｎを用いて各送信を実行することができ、消費電力を飛躍的に低減させることができる。

なお、送信電圧Ｖｐｐが所定の閾値以下となった場合に、スイッチ４０２の接続を切り替える電圧制御ユニット４１の構成の一例を図７に示した。同図に示すように、所定の閾値Ｖｒｅｆと送信電圧源電圧ＶＰＰとを比較するコンパレータ４１０により、ＶＰＰがＶｒｅｆより下がった時に切り替え信号を出力する。スイッチ４０１における電源の切り替えにおいても、同様の構成を用いることができる。

また、図８に、ＶＰＰを監視し、これに追従して電圧源電圧ＶＤＸ１を制御するトラッキング電源としてのドライブ回路用電圧源ＶＤＸ１の構成を示した。同図において、ＶＰＰとＶＤＸ１との間にはダイオードが接続されている。係る構成においては、ＶＰＰがＶＤＸ１より下がったときにはダイオードがオンし、ＶＤＸ１の電圧がほぼＶＰＰまで下がり、さらにＶＰＰが下がった場合には、これに追従してＶＤＸ１も下がる動作をする。

上述した例において、ドライブ回路用電圧を低下させるトリガとなる送信電圧Ｖｐｐの閾値は、上記内容に限定されることなく、自由に設定することが可能である。また、送信電圧Ｖｐｐが所定の閾値以下となった場合において、ドライブ回路用電圧Ｖｐｘを０Ｖ（ＧＮＤ接続）する構成としたが、上記例に限定されることなく、ドライブ回路用電圧の低下を実現する固定電圧であれば、どの様な値であってもよい。

（他の実施例１）
次に、本超音波プローブ及び超音波診断装置の他の実施例１について説明する。図９は、本実施例に係る送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１の構成を示した図である。同図において、パルサ４００は、例えば図１０に示すように正負のバイポーラパルスが送信できる回路構成となっている。

また、正負のバイポーラパルス発生のために、負側の送信電圧Ｖｄｄには電圧源ＶＤＤが接続され、且つ、ドライブ回路用電圧源ＶＤＸ０はトラッキング電源とし、ＶＤＸ０＝Ｖｄｄ＋Ｖａの関係式に従って、電圧制御ユニット４１により制御される。ここで、Ｖａは、図２及び図１４と同じＭＯＳＦＥＴを使うとすると、例えば１２Ｖである。従って、例えば、図９の例において、送信電圧Ｖｄｄが−１００Ｖである場合には、ＶＤＸ０＝Ｖｄｄ＋Ｖａ＝−１００Ｖ＋１２Ｖ＝−８８Ｖとなるように制御される。

本実施例では、Ｖｐｐが所定の閾値以下のなった場合には、電圧制御ユニット４１は、スイッチ４０１及びスイッチ４０２を、共にＧＮＤ（＝０Ｖ）に切り替える。これにより、パルサのスイッチ回路のみならず、ドライブ回路での消費電力をも低減させることができる。

（他の実施例２）
次に、本超音波プローブ及び超音波診断装置の他の実施例２について説明する。図１１は、本実施例に係る送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１の構成を示した図である。同図において、パルサ４００は、例えば図１２に示すように、他の実施例１とは異なる構成を有するバイポーラパルスであり、出力スイッチのＭＯＳＦＥＴとドライブ回路の間がＡＣ結合となっている。これにより、ドライバ回路の電源は１種類でよく、送信電圧Ｖｐｐが所定値以上のときにはたの実施例１の様にＶｄｘはトラッキング電源とする必要は無い。

本超音波プローブにおいて、送信電圧Ｖｐｐが所定の閾値以下となった場合には、電圧制御ユニット４１は、スイッチ４０１をドライブ回路用電圧源ＶＤＸ１側に切り替える。ドライブ回路用電圧源ＶＤＸ１は、ＶＤＸ１＝Ｖｐｐとなるように制御される。従って、送信電圧の低下に伴ってパルサドライブ電圧も低下させることができ、パルサのスイッチ回路のみならず、ドライブ回路での消費電力をも低減させることができる。

以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本超音波プローブ及び超音波診断装置によれば、送信電圧に応答させて、パルサのドライブ回路に供給するドライブ電圧も低下させる。そのため、送信電圧の低下に伴い、パルサのスイッチ回路のみならず、ドライブ回路での消費電力、及びこれに伴う発熱を低減させることができる。その結果、超音波送信における消費電力が低く発熱量が少ない超音波プローブ及び超音波診断装置を実現できる。

また、連続送信を繰り返す場合には、従来よりも小さなゲート電圧を用いて各送信を実行することができ、消費電力を飛躍的に低減させることができる。なお、送信超音波のエネルギは、低い送信電圧であっても、波数を多く出力する送信（チャープ等）によって大きくすることが可能である。従って、本超音波プローブ及び超音波診断装置によれば、低い送信電圧によって消費電力を低減化しつつ、エネルギの大きな超音波送信も実現することができる。この効果は、特にＣＷ送信等の送信回数が多大な撮影モードにおいて、実益が大きい。

また、近年普及されつつある１．５次元アレイ、２次元アレイの超音波プローブは、通常の１次元アレイプローブに比してより多くの数のパルサを実装する必要がある。このようなプローブでは、パルサにおける消費電力に伴う発熱が大きな問題となる。本超音波プローブ及び超音波診断装置によれば、発熱自体を抑制することができるので、別途冷却装置を実装させる必要もなく、超音波プローブの小型化に寄与することができる。

さらに、本超音波プローブ及び超音波診断装置によれば、送信電圧に応答させて、パルサのドライブ回路に供給するドライブ電圧を積極的に制御するため、モノリシックＩＣで回路を構成する場合であっても、ＩＣのサブストレート電位を別に供給することなく、出力電圧の可変範囲も広げることができる。例えば、ユニポーラパルサでサブストレート電位を０Ｖ共通としておくと、ドライブ電圧を可変しなければ１２Ｖが最低電圧となるのに対し、本実施形態の構成によれば、１２Ｖ以下（６Ｖ）に出力電位範囲を拡大することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

（１）上記実施形態は、電圧制御ユニットを超音波プローブに実装した場合を例に説明した。しかしながら、電圧制御ユニットの実装形態はこれに拘泥されない。例えば、装置本体１１内に設けられた電圧制御ユニットが、制御プロセッサ２７の制御に基づいて、送信ユニット４０に供給される電圧を制御する構成であってもよい。

（２）上記実施形態では、電圧制御ユニットが、それぞれ二種類の電源の間でスイッチ４０１、４０２を制御することにより、パルサへの供給電圧を制御する場合を例に説明した。しかしながら、切り替える電圧は２種類に限定する趣旨ではなく、さらに多くの電源の間で切り替える構成であってもよい。また、ドライブ回路用電圧を図５に示した動作を行う制御電源とせず、例えば図１３のように所定値以下の時、別の固定電圧にステップ状に切り替える構成としてもよい。

（３）本発明の技術的思想は、パルサがディスクリート回路、ハイブリットＩＣ、モノリシックＩＣ等によって構成されている場合であっても適用可能である。このとき、ＩＣの中に切り替え回路、電源回路等を組み込む構成としてもよい。

（４）上記実施形態は、送信ユニットが有するパルサへの供給電圧制御を例に説明を行った。しかしながら、これに限定する趣旨ではなく、他のパルサ（例えば、装置本体が実行するパルサ）等に対して適用する構成であってもよい。係る構成の場合、バッテリ動作をする携帯型の超音波診断装置に対しては特に有効に働く。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、従来に比して超音波送信における消費電力が低く発熱量が少ない超音波プローブ及び超音波診断装置を実現できる。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１０のブロック構成を示した図である。 図２は、超音波プローブ１２に実装される送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１の構成を示した図である。 図３は、パルサ４００のスイッチ回路が有するＭＯＳＦＥＴのＶＤＳ−ＩＤ特性を示したグラフである。 図４は、パルサ４００のスイッチ回路が有するＭＯＳＦＥＴのＶＧ−ＩＤ特性を示したグラフである。 図５は、電圧制御ユニット４１のドライブ回路用電圧制御の一例を示した図である。 図６は、超音波送信時におけるユニポーラ型送信ユニット４０のタイミングチャートの一例を示している。 図７は、送信電圧Ｖｐｐが所定の閾値以下となった場合に、スイッチ４０２の接続を切り替える電圧制御ユニット４１の構成の一例を示した図である。 図８は、トラッキング電源としてのドライブ回路用電圧源ＶＤＸ１の一例を示した図である。 図９は、他の実施例１に係る送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１の構成を示した図である。 図１０は、他の実施例１に係るパルサ４００の回路構成を示した図である。 図１１は、他の実施例２に係る送信ユニット４０及び電圧制御ユニット４１の構成を示した図である。 図１２は、他の実施例２に係るパルサ４００の回路構成を示した図である。 図１３は、ドライブ回路用電圧の切り替え制御の他の例を示した図である。 図１４は、従来の超音波プローブのユニポーラ型パルサ５１を含む送信系５０を示した図である。

符号の説明

１０…超音波診断装置、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニタ、２１…受信ユニット、２２…Ｂモード処理ユニット、２３…ドプラ処理ユニット、２４…データ解析部、２５…画像生成回路、２６…画像メモリ、２７…制御プロセッサ、２８…記憶部、３０…インタフェース部、４０…送信ユニット、４１…電圧制御ユニット

Claims (7)

1. 供給されるパルス電流に基づいて超音波を発生する少なくとも一つの超音波振動子と、
   送信電圧を発生し可変制御される送信電圧源と、
   前記送信電圧をスイッチして前記パルス電流を発生し、前記少なくとも一つの超音波振動子に供給するスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路を駆動するドライブ回路と、
   前記送信電圧に応じて、前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段であって、グランド電位その他の固定電位となるように前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段と、
   を具備することを特徴とする超音波プローブ又は超音波診断装置。
2. 供給されるパルス電流に基づいて超音波を発生する少なくとも一つの超音波振動子と、
   送信電圧を発生し可変制御される送信電圧源と、
   前記送信電圧をスイッチして前記パルス電流を発生し、前記少なくとも一つの超音波振動子に供給するスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路を駆動するドライブ回路と、
   前記送信電圧に応じて、前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段であって、前記送信電圧その他の可変電圧となるように前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段と、
   を具備することを特徴とする超音波プローブ又は超音波診断装置。
3. 供給されるパルス電流に基づいて超音波を発生する少なくとも一つの超音波振動子と、
   送信電圧を発生し可変制御される送信電圧源と、
   前記送信電圧をスイッチして前記パルス電流を発生し、前記少なくとも一つの超音波振動子に供給するスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路を駆動するドライブ回路と、
   前記送信電圧に応じて、前記ドライブ回路の出力電圧を制御する電圧制御手段であって、前記ドライブ回路の電源電圧を、前記送信電圧源と連動して制御されるトラッキング電源を用いて制御する電圧制御手段と、
   を具備することを特徴とする超音波プローブ又は超音波診断装置。
4. 前記電圧制御手段は、前記送信電圧が所定の閾値以下になった場合に、前記ドライブ回路の出力電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波プローブ又は超音波診断装置。
5. 前記電圧制御手段は、前記ドライブ回路の電源電圧を制御することで、当該ドライブ回路の出力電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の超音波プローブ又は超音波診断装置。
6. 前記スイッチ回路は、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳ型トランジスタであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の超音波プローブ又は超音波診断装置。
7. 前記電圧制御手段は、線形に又は階段状に変化するように前記ドライブ回路の出力電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の超音波プローブ又は超音波診断装置。

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