特開 2025-27700 プッシュ波発生用電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025027700

(43)【公開日】2025-02-28

(54)【発明の名称】プッシュ波発生用電源装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/08 20060101AFI20250220BHJP

【ＦＩ】

A61B8/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023132749

(22)【出願日】2023-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神原 宏介

(72)【発明者】

【氏名】下村 浩司

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601DD19

4C601DD23

4C601EE03

4C601HH01

4C601HH04

(57)【要約】

【課題】本発明の目的は、弾性測定のために十分な大きさのプッシュ波を生体組織に送信することである。
【解決手段】プッシュ波発生用電源装置５２は、超音波振動子５６が接続されたパルサ回路５４に供給される電力を出力する電源として、正極電源４０および負極電源４６を備えている。また、プッシュ波発生用電源装置５２は、正極電源４０および負極電源４６から供給される電力を蓄積するコンデンサとして正極コンデンサＣｐおよび負極コンデンサＣｎを備えている。プッシュ波発生用電源装置５２は、さらに、正極コンデンサＣｐとパルサ回路５４との間に設けられた可変定電圧回路４４、および負極コンデンサＣｎとパルサ回路５４との間に設けられた可変定電圧回路５０を備えている。パルサ回路５４は、超音波振動子５６にプッシュ波送信信号として正負パルス電圧を出力し、超音波振動子５６は、プッシュ波送信信号に従ってプッシュ波を送信する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波振動子が接続されたパルス生成回路に供給される電力を出力する電源と、
前記電源から供給される電力を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサと前記パルス生成回路との間に設けられた定電圧回路と、を備え、
前記パルス生成回路は、前記超音波振動子に送信信号を出力し、
前記超音波振動子は、前記送信信号に従ってプッシュ波を送信することを特徴とするプッシュ波発生用電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載のプッシュ波発生用電源装置であって、
前記パルス生成回路が複数回に亘って前記送信信号を前記超音波振動子に出力する毎に、前記電源は、前記定電圧回路の出力電圧よりも大きい電圧によって、前記コンデンサを充電することを特徴とするプッシュ波発生用電源装置。

【請求項3】

第１電源と、超音波振動子と、前記超音波振動子が接続されたパルス生成回路と、超音波画像が取得されるときに前記第１電源から前記パルス生成回路に電力を伝送する主電源経路と、を備える超音波診断装置に着脱自在に取り付けられ、
前記パルス生成回路への供給電力を出力する第２電源と、
前記供給電力を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサと前記パルス生成回路との間に設けられた定電圧回路と、
前記定電圧回路と、前記パルス生成回路との間に設けられた電流遮断／調整器と、を備え、
前記電流遮断／調整器の下流端が、前記主電源経路に接続され、
前記電流遮断／調整器を介して伝送される電力によって、前記パルス生成回路は前記超音波振動子に送信信号を出力し、前記超音波振動子は、前記送信信号によって生体組織にプッシュ波を送信することを特徴とするプッシュ波発生用電源装置。

【請求項4】

請求項３に記載のプッシュ波発生用電源装置であって、
前記主電源経路は、前記第１電源と前記パルス生成回路との間に設けられた主電源経路電流遮断／調整器を備え、
前記電流遮断／調整器の下流端は、前記主電源経路電流遮断／調整器と前記パルス生成回路との間に接続されていることを特徴とするプッシュ波発生用電源装置。

【請求項5】

電源と、超音波振動子と、前記超音波振動子が接続されたパルス生成回路と、超音波画像が取得されるときに前記電源から前記パルス生成回路に電力を伝送する主電源経路と、を備える超音波診断装置に着脱自在に取り付けられ、
前記電源から出力され、前記パルス生成回路へ供給される電力を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサと前記パルス生成回路との間に設けられる定電圧回路と、
前記定電圧回路と、前記パルス生成回路との間に設けられる電流遮断／調整器と、を備え、
前記電流遮断／調整器の下流端が、前記主電源経路に接続され、
前記電流遮断／調整器を介して伝送される電力によって、前記パルス生成回路は前記超音波振動子に送信信号を出力し、前記超音波振動子は、前記送信信号によって生体組織にプッシュ波を送信することを特徴とするプッシュ波発生用電源装置。

【請求項6】

請求項５に記載のプッシュ波発生用電源装置であって、
前記主電源経路は、前記電源と前記パルス生成回路との間に設けられた主電源経路電流遮断／調整器を備え、
前記電流遮断／調整器の下流端は、前記主電源経路電流遮断／調整器と前記パルス生成回路との間に接続されていることを特徴とするプッシュ波発生用電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プッシュ波用電源装置に関し、特に、超音波振動子からプッシュ波を送信するための電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

被検体の生体組織にせん断波を発生させ、せん断波の伝搬速度を測定し、せん断波の伝搬速度に基づいて生体組織の弾性特性を測定する超音波診断装置がある。この超音波診断装置では、超音波振動子等から生体組織にプッシュ波が送信され、プッシュ波によって生体組織にせん断波が励振される。生体組織における各点のせん断波による変位を超音波の送受信によって測定することで、せん断波の伝搬速度が測定され、せん断波の伝搬速度に基づいて生体組織の弾性特性が測定される。

【0003】

以下の特許文献１から３には、超音波振動子から生体組織にプッシュ波を送信する回路構成が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－７３４５２号公報

【特許文献2】特開２０１５－５８２５１号公報

【特許文献3】特開２０１８－１９１７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

超音波振動子にプッシュ波を発生させる回路構成としては、特許文献２に記載されているように、コンデンサに電荷を蓄積するものがある。可変電圧電源から定電流源を介してコンデンサが充電され、コンデンサに蓄積された電荷のエネルギーによって、送受信部から超音波振動子に送信信号が出力される。超音波振動子は、送信信号に応じてプッシュ波を送信する。

【0006】

生体組織にせん断波を発生させる場合、プッシュ波には例えば数１００μｓｅｃの波連長の送信信号が用いられる。プッシュ波を送信している間はコンデンサの電荷が減少するため、充電電圧は徐々に減少し、充電電圧の減少と共に送信されるプッシュ波の大きさが低下してしまうといった、ドループ現象が生じることがある。

【0007】

本発明の目的は、弾性測定のために十分な大きさのプッシュ波を生体組織に送信することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、超音波振動子が接続されたパルス生成回路に供給される電力を出力する電源と、前記電源から供給される電力を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサと前記パルス生成回路との間に設けられた定電圧回路と、を備え、前記パルス生成回路は、前記超音波振動子に送信信号を出力し、前記超音波振動子は、前記送信信号に従ってプッシュ波を送信することを特徴とする。

【0009】

望ましくは、前記パルス生成回路が複数回に亘って前記送信信号を前記超音波振動子に出力する毎に、前記電源は、前記定電圧回路の出力電圧よりも大きい電圧によって、前記コンデンサを充電する。

【0010】

また、本発明は、第１電源と、超音波振動子と、前記超音波振動子が接続されたパルス生成回路と、超音波画像が取得されるときに前記第１電源から前記パルス生成回路に電力を伝送する主電源経路と、を備える超音波診断装置に着脱自在に取り付けられ、前記パルス生成回路への供給電力を出力する第２電源と、前記供給電力を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサと前記パルス生成回路との間に設けられた定電圧回路と、前記定電圧回路と、前記パルス生成回路との間に設けられた電流遮断／調整器と、を備え、前記電流遮断／調整器の下流端が、前記主電源経路に接続され、前記電流遮断／調整器を介して伝送される電力によって、前記パルス生成回路は前記超音波振動子に送信信号を出力し、前記超音波振動子は、前記送信信号によって生体組織にプッシュ波を送信することを特徴とする。

【0011】

望ましくは、前記主電源経路は、前記第１電源と前記パルス生成回路との間に設けられた主電源経路電流遮断／調整器を備え、前記電流遮断／調整器の下流端は、前記主電源経路電流遮断／調整器と前記パルス生成回路との間に接続されている。

【0012】

また、本発明は、電源と、超音波振動子と、前記超音波振動子が接続されたパルス生成回路と、超音波画像が取得されるときに前記電源から前記パルス生成回路に電力を伝送する主電源経路と、を備える超音波診断装置に着脱自在に取り付けられ、前記電源から出力され、前記パルス生成回路へ供給される電力を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサと前記パルス生成回路との間に設けられる定電圧回路と、前記定電圧回路と、前記パルス生成回路との間に設けられる電流遮断／調整器と、を備え、前記電流遮断／調整器の下流端が、前記主電源経路に接続され、前記電流遮断／調整器を介して伝送される電力によって、前記パルス生成回路は前記超音波振動子に送信信号を出力し、前記超音波振動子は、前記送信信号によって生体組織にプッシュ波を送信することを特徴とする。

【0013】

望ましくは、前記主電源経路は、前記電源と前記パルス生成回路との間に設けられた主電源経路電流遮断／調整器を備え、前記電流遮断／調整器の下流端は、前記主電源経路電流遮断／調整器と前記パルス生成回路との間に接続されている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、弾性測定のために十分な大きさのプッシュ波を生体組織に送信することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】超音波診断装置の構成を示す図である。

【図2】パルサ回路および超音波振動子と共に、プッシュ波発生用電源装置を示す図である。

【図3】可変定電圧回路の回路構成例を示す図である。

【図4】プッシュ波発生用電源装置の各部の電圧を示す図である。

【図5】プッシュ波発生用電源装置の各部の電圧を示す図である。

【図6】解析動作用電源装置、パルサ回路および超音波振動子と共にプッシュ波発生用電源装置を示す図である。

【図7】解析動作用電源装置、パルサ回路および超音波振動子と共に外付け電源回路を示す図である。

【図8】解析動作用電源装置、パルサ回路および超音波振動子と共に外付け電源回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示されている同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。本明細書における「上」、「下」、「左」、「右」等の方向を示す用語は、図面における方向を示す。方向を示すこれらの用語は、説明のための便宜上のものであり、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。また、本明細書における「電圧」の用語は、特に断らない限り、接地導体の電位を基準とした電圧を示す。

【0017】

図１には、本発明の実施形態に係る超音波診断装置１００の構成が示されている。超音波診断装置１００は、プローブ駆動部１０、超音波プローブ１２、受信部１８、制御部２０、表示部３０および電源部３４を備えている。プローブ駆動部１０、超音波プローブ１２、受信部１８、制御部２０、表示部３０および電源部３４のそれぞれは、電気回路素子で構成されたハードウエアであってよい。制御部２０は、予め記憶されたプログラムを実行するプロセッサを含んでよい。電源部３４は、プローブ駆動部１０、受信部１８、制御部２０および表示部３０に電源電力を供給する。

【0018】

プローブ駆動部１０は、制御部２０の制御に応じて、プッシュ波送信信号および解析波送信信号を異なる時間帯に超音波プローブ１２に出力する。プッシュ波送信信号は、せん断波を励起させるため超音波プローブ１２にプッシュ波（超音波パルス）を送信させる信号である。解析波送信信号は、弾性解析を行うためのトラッキング波、Ｂモード画像を生成するための超音波等の解析超音波を超音波プローブ１２に送信させる信号である。超音波プローブ１２は、複数の超音波振動子を備えている。プローブ駆動部１０は、複数の超音波振動子のうち、必要なものにプッシュ波送信信号または解析波送信信号を出力してよい。

【0019】

超音波プローブ１２は、プローブ駆動部１０から出力されたプッシュ波送信信号に応じて被検体３２にプッシュ波を送信し、被検体３２にせん断波を励振する。超音波プローブ１２は、プローブ駆動部１０から出力された解析波送信信号に基づいて、被検体３２の生体組織の状態や、せん断波の伝搬状態を観測するための解析超音波を送信する。超音波プローブ１２が備える各超音波振動子は、被検体３２内で反射して生じた反射超音波を受信し、電気信号である受信信号に変換して受信部１８に出力する。

【0020】

受信部１８は、制御部２０による制御に応じて、各超音波振動子から出力された受信信号に対して整相加算等の合成処理を施して解析信号を生成し、制御部２０に出力する。制御部２０は、弾性特性を示す弾性画像データを解析信号に基づいて生成し、弾性画像データに基づく弾性画像を表示部３０に表示させる。弾性画像は、例えば、Ｂモード画像に生体組織の硬さを示す色彩を付した画像であってよい。

【0021】

図２には、超音波診断装置１００に含まれるプッシュ波発生用電源装置５２が、パルサ回路５４および超音波振動子５６と共に示されている。図２に示された超音波振動子５６は、図１の超音波プローブ１２が備える複数の超音波振動子のうちの１つである。プッシュ波発生用電源装置５２は、図１の電源部３４内に構成されてよい。プッシュ波発生用電源装置５２は、正極電源４０、定電流回路４２、正極コンデンサＣｐ、可変定電圧回路４４、負極電源４６、定電流回路４８、負極コンデンサＣｎおよび可変定電圧回路５０を備えている。正極電源４０の出力端子は定電流回路４２を介して、正極コンデンサＣｐの上端に接続されている。正極コンデンサＣｐの下端は接地導体に接続されている。正極コンデンサＣｐの上端は、さらに、可変定電圧回路４４を介してパルサ回路５４の正極端子Ｔｐに接続されている。

【0022】

負極電源４６の出力端子は定電流回路４８を介して、負極コンデンサＣｎの上端に接続されている。負極コンデンサＣｎの下端は接地導体に接続されている。負極コンデンサＣｎの上端は、さらに、可変定電圧回路５０を介してパルサ回路５４の負極端子Ｔｎに接続されている。

【0023】

パルサ回路５４は、２つのスイッチング素子Ｓ１およびＳ２から構成されたスイッチングブリッジＳＢを備えるパルス生成回路である。２つのスイッチング素子Ｓ１およびＳ２は直列に接続されている。スイッチングブリッジＳＢでは、上側のスイッチング素子Ｓ１の上側の端子が正極端子Ｔｐとなり、下側のスイッチング素子Ｓ２の下側の端子が負極端子Ｔｎとなっている。スイッチング素子Ｓ１およびＳ２には、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタが用いられてよい。

【0024】

スイッチング素子Ｓ１およびＳ２として２つのバイポーラトランジスタが用いられる場合、各バイポーラトランジスタのベースの電位が制御部２０によって制御されることで、各バイポーラトランジスタがオンまたはオフとされる。スイッチング素子Ｓ１およびＳ２として２つの電界効果トランジスタが用いられる場合、各電界効果トランジスタのゲートの電位が制御部２０によって制御されることで、各電界効果トランジスタがオンまたはオフとされる。

【0025】

上側のスイッチング素子Ｓ１と下側のスイッチング素子Ｓ２の接続点と、接地導体との間には、超音波振動子５６が接続されている。なお、上記のように超音波プローブ１２は複数の超音波振動子を有している。複数の超音波振動子に対応する複数のスイッチングブリッジＳＢが並列に接続されており、各スイッチングブリッジＳＢに超音波振動子が接続されている。ここでは、超音波診断装置１００が備える複数の超音波振動子のうち、１つの超音波振動子５６に着目して、プッシュ波発生用電源装置５２の動作が示される。

【0026】

正極電源４０は、接地導体の電位に対して正の一定電圧を定電流回路４２に出力する。定電流回路４２は、正極コンデンサＣｐおよび可変定電圧回路４４に電流を出力する。負極電源４６は、接地導体の電位に対して負の一定電圧を定電流回路４８に出力する。定電流回路４８は、負極コンデンサＣｎおよび可変定電圧回路５０に電流を出力する。

【0027】

制御部２０（図１）は、超音波振動子５６から送信されるプッシュ波の大きさ等の条件に応じて、可変定電圧回路４４および可変定電圧回路５０がそれぞれ出力する目標電圧Ｖｄ^＊および－Ｖｄ^＊を決定し、可変定電圧回路４４および可変定電圧回路５０を制御する。

【0028】

可変定電圧回路４４は、制御部２０の制御に従って、正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤに基づいて、接地導体の電位に対して正の電圧Ｖｄをパルサ回路５４の正極端子Ｔｐに出力する。可変定電圧回路５０は、制御部２０の制御に従って、負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤに基づいて、接地導体の電位に対して負の電圧－Ｖｄをパルサ回路５４の負極端子Ｔｎに出力する。

【0029】

パルサ回路５４が備えるスイッチングブリッジＳＢは、制御部２０の制御に従ってスイッチングする。例えば、制御部２０が、下側のスイッチング素子Ｓ２をオフに維持しながら、上側のスイッチング素子Ｓ１を所定時間だけオンにした後に、続いて、上側のスイッチング素子Ｓ１をオフに維持しながら、下側のスイッチング素子Ｓ２を所定時間だけオンにすることで、正負に振れるパルス電圧（正負パルス電圧）が、プッシュ波送信信号として超音波振動子５６に印加される。これによって、超音波振動子５６から被検体３２にプッシュ波が送信される。

【0030】

このように、プッシュ波発生用電源装置５２は、超音波振動子５６が接続されたパルサ回路５４（パルス生成回路）に供給される電力を出力する電源として、正極電源４０および負極電源４６を備えている。また、プッシュ波発生用電源装置５２は、正極電源４０および負極電源４６から供給される電力を蓄積するコンデンサとして正極コンデンサＣｐおよび負極コンデンサＣｎを備えている。プッシュ波発生用電源装置５２は、さらに、正極コンデンサＣｐとパルサ回路５４との間に設けられた可変定電圧回路４４（定電圧回路）、および、負極コンデンサＣｎとパルサ回路５４との間に設けられた可変定電圧回路５０（定電圧回路）を備えている。パルサ回路５４は、超音波振動子５６にプッシュ波送信信号として正負パルス電圧を出力し、超音波振動子５６は、プッシュ波送信信号に従ってプッシュ波を送信する。

【0031】

弾性解析を行う場合、例えば、複数回に亘って連続的に被検体３２にプッシュ波が送信される連続送信動作が、所定の送信周期Ｔで繰り返される。この場合、制御部２０は、複数回に亘って連続的に正負パルス電圧を超音波振動子５６に印加するスイッチングを所定の送信周期Ｔで繰り返すように、スイッチングブリッジＳＢをスイッチング制御する。

【0032】

図３には、可変定電圧回路４４および可変定電圧回路５０として用いられる可変定電圧回路５８の回路構成例が示されている。可変定電圧回路５８は、トランジスタ３００、第１分圧抵抗器３０２、第２分圧抵抗器３０４、比較器３０８および制御端子３０６を備えている。比較器３０８の出力端子は、トランジスタ３００のベースに接続されている。第１分圧抵抗器３０２および第２分圧抵抗器３０４は直列に接続され、出力端子Ｏｕｔと接地導体との間に接続されている。第１分圧抵抗器３０２および第２分圧抵抗器３０４の接続点である分圧点は、比較器３０８の負極端子に接続されている。比較器３０８の正極端子には制御端子３０６が接続されている。

【0033】

比較器３０８は、制御端子３０６に与えられた制御電圧から、第１分圧抵抗器３０２および第２分圧抵抗器３０４の分圧点の電圧を減算した差異電圧に応じて、トランジスタ３００のベースに電圧を出力する。トランジスタ３００は、比較器３０８の出力電圧によって定まるベース電圧に応じて、入力端端子Ｉｎから出力端子Ｏｕｔに電流を流す。制御部２０は、制御端子３０６に制御電圧を出力する。制御部２０は、制御電圧を変化させることで出力端子Ｏｕｔの電圧を調整する。

【0034】

図４（ａ）～（ｅ）には、それぞれ、正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤ、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐの電圧Ｖｄ、パルサ回路５４から超音波振動子５６に印加されるプッシュ波送信信号ＴＸ、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎの電圧－Ｖｄ、および負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤの時間波形が示されている。

【0035】

プッシュ波送信信号ＴＸは、時間軸上において連続的に連なる連続正負パルス電圧２００が、送信周期Ｔで繰り返される電圧である。超音波振動子５６に連続正負パルス電圧２００が印加される毎に、正極コンデンサＣｐに蓄積された電荷に基づいて、可変定電圧回路４４を介してパルサ回路５４の正極端子Ｔｐに電流が流れる。また、超音波振動子５６に連続正負パルス電圧２００が印加される毎に、負極コンデンサＣｎに蓄積された電荷に基づいて、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎから可変定電圧回路５０を介して負極コンデンサＣｎに電流が流れる。これによって、連続正負パルス電圧２００の開始時ｔｓから終了時ｔｅにかけて、正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤは小さくなり、負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤの大きさもまた小さくなる。

【0036】

本実施形態では、正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤは、可変定電圧回路４４の出力電圧Ｖｄよりも大きい電圧であり、負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤの大きさは、可変定電圧回路５０の出力電圧－Ｖｄの大きさよりも大きい電圧である。

【0037】

すなわち、パルサ回路５４が複数回に亘ってプッシュ波送信信号ＴＸを超音波振動子５６に出力する毎に、正極電源４０は、可変定電圧回路４４（定電圧回路）の出力電圧よりも大きい電圧によって、正極コンデンサＣｐを充電する。同様に、パルサ回路５４が複数回に亘ってプッシュ波送信信号ＴＸを超音波振動子５６に出力する毎に、負極電源４６は、可変定電圧回路５０（定電圧回路）の出力電圧よりも大きい電圧によって、負極コンデンサＣｎを充電する。

【0038】

図４に示されているように、超音波振動子５６に連続正負パルス電圧２００が印加される毎に、正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤおよび負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤのそれぞれの大きさが小さくなる。その一方で、可変定電圧回路４４は、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐと接地導体との間の電圧Ｖｄを、制御部２０が決定した目標電圧Ｖｄ^＊の上下所定範囲内に維持する。同様に、可変定電圧回路５０は、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎと接地導体との間の電圧－Ｖｄを、制御部２０が決定した目標電圧－Ｖｄ^＊の上下所定範囲内に維持する。ここで、所定範囲内とは、予め定められた目標電圧Ｖｄ^＊を基準として、例えば、±５％以下のように定められる。

【0039】

これによって、超音波振動子５６に印加される連続正負パルス電圧２００の振れ幅は所定範囲内に維持される。そのため、超音波振動子５６から被検体３２に送信されるプッシュ波に生じるドループ現象が抑制され、あるいは被検体３２に送信されるプッシュ波にドループ現象が発生せず、エネルギーは十分な大きさに維持される。さらに、可変定電圧回路４４および可変定電圧回路５０を用いない場合に比べて、連続正負パルス電圧２００の振れ幅を所定範囲内とするための正極コンデンサＣｐおよび負極コンデンサＣｎの静電容量が小さくなる。これによって、プッシュ波発生用電源装置５２が小型化される。

【0040】

図５には、プッシュ波発生用電源装置５２において第２の実施形態に係る制御が実行された場合の各電圧が示されている。すなわち、図５（ａ）～（ｅ）には、それぞれ、正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤ、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐの電圧Ｖｄ、パルサ回路５４から超音波振動子５６に印加されるプッシュ波送信信号ＴＸ、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎの電圧－Ｖｄ、および負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤの時間波形が示されている。正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤは、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐの電圧Ｖｄよりも大きくされ、負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤの大きさは、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎの電圧－Ｖｄの大きさよりも大きくされる。

【0041】

制御部２０は、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐに印加される電圧が、制御部２０が決定した目標電圧Ｖｄ^＊の上下所定範囲内に維持されるように、可変定電圧回路４４を制御する。同様に、制御部２０は、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎに印加される電圧が、制御部２０が決定した目標電圧－Ｖｄ^＊の上下所定範囲内に維持されるように、可変定電圧回路５０を制御する。

【0042】

その一方で、制御部２０は、複数回に亘って連続的に被検体３２にプッシュ波を送信する連続送信動作が、送信周期ＴのＭ倍の長さの時間でＭ＋１回に亘って繰り返される毎に、正極コンデンサＣｐの端子間電圧ＶＤおよび負極コンデンサＣｎの端子間電圧－ＶＤの大きさが、出力電圧Ｖｄよりも大きくなるように、正極電源４０、定電流回路４２、負極電源４６および定電流回路４８を制御する。ここで、Ｍは２以上の整数であってよい。

【0043】

可変定電圧回路４４は、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐと接地導体との間の電圧Ｖｄを、制御部２０が決定した目標電圧Ｖｄ^＊の上下所定範囲内に維持する。同様に、可変定電圧回路５０は、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎと接地導体との間の電圧－Ｖｄを、制御部２０が決定した目標電圧－Ｖｄ^＊の上下所定範囲内に維持する。

【0044】

正極コンデンサＣｐおよび負極コンデンサＣｎが先に充電された後、正極コンデンサＣｐおよび負極コンデンサＣｎが次に充電されるまでの間、連続送信動作がＭ＋１回繰り返され、正極コンデンサＣｐおよび負極コンデンサＣｎのそれぞれの端子間電圧は、順次低下していくが、可変定電圧回路４４および可変定電圧回路５０によって、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐおよび負極端子Ｔｎの電圧は、所定範囲内に維持される。

【0045】

本実施形態に係る制御によれば、複数回の連続送信動作が行われた場合であっても、超音波振動子５６から被検体３２に送信されるプッシュ波のエネルギーが十分な大きさに維持される。

【0046】

図６には、第３実施形態に係るプッシュ波発生用電源装置７２が、解析動作用電源装置６４、パルサ回路５４および超音波振動子５６と共に示されている。プッシュ波発生用電源装置７２は、弾性解析を行う機能（弾性解析機能）を有さない基本型超音波診断装置に、後発的に弾性解析機能を持たせるための電源装置である。プッシュ波発生用電源装置７２は、基本型超音波診断装置に着脱自在となっている。解析動作用電源装置６４は、基本型超音波診断装置に搭載されている。図１に示される超音波診断装置１００が基本型超音波診断装置である場合、解析動作用電源装置６４は電源部３４内に構成されてよい。

【0047】

第１実施形態および第２実施形態と同様、第３実施形態に係るプッシュ波発生用電源装置７２および解析動作用電源装置６４は、制御部２０によって制御される。説明を簡単にするため、図６には、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐに接続される構成要素のみが示されているが、プッシュ波発生用電源装置７２は、パルサ回路５４の負極端子Ｔｎに接続される構成要素をも含む。パルサ回路５４の負極端子Ｔｎに接続される構成要素（図示せず）は、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐに接続される構成要素に対して、電圧の極性および電流の流れる向きが逆になる構成を有しており、正極端子Ｔｐ側の構成要素と同様の構成を有している。パルサ回路５４の正極端子Ｔｐおよび負極端子Ｔｎに、電圧および電流が逆極性となる相補的な構成要素が接続される構成は、後述する第４実施形態についても同様である。

【0048】

解析動作用電源装置６４は、超音波振動子５６に解析超音波を発生させるための電源装置である。解析動作用電源装置６４は、第１正極電源６０、第１可変定電圧回路６２および第１スイッチＳＷ１を備えている。第１正極電源６０は、第１可変定電圧回路６２に電源電圧を出力する。

【0049】

第１スイッチＳＷ１は、制御部２０の制御によってオンまたはオフとなる。第１スイッチＳＷ１は、動作状況によっては、ユーザの操作によってオンまたはオフとされてもよい。第１スイッチＳＷ１がオンであるときに、第１可変定電圧回路６２は、制御部２０の制御に従った大きさの電圧をパルサ回路５４の正極端子Ｔｐに出力する。パルサ回路５４は、制御部２０の制御に従ってスイッチングし、解析超音波を発生させるためのパルス電圧を解析送信信号として超音波振動子５６に出力する。超音波振動子５６は、パルサ回路５４から出力される解析送信信号に応じて解析超音波を送信する。基本型超音波診断装置は、被検体３２内で反射し超音波振動子５６で受信された解析超音波に基づいて、弾性解析結果を示す画像やＢモード画像等の超音波画像を表す画像データを生成する。第１スイッチＳＷ１がオフであるときに、第１可変定電圧回路６２は、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐから電気的に切り離される。

【0050】

プッシュ波発生用電源装置７２は、第２正極電源６６、定電流回路６８、正極コンデンサＣｐ、第２可変定電圧回路７０および第２スイッチＳＷ２を備えている。第２正極電源６６、定電流回路６８、正極コンデンサＣｐ、第２可変定電圧回路７０の動作は、第１実施形態に係るプッシュ波発生用電源装置５２が備える正極電源４０、定電流回路４２、正極コンデンサＣｐ、可変定電圧回路４４の動作と同様である。

【0051】

第２スイッチＳＷ２は、制御部２０の制御によってオンまたはオフとなる。第２スイッチＳＷ２は、動作状況によっては、ユーザの操作によってオンまたはオフとされてもよい。第２スイッチＳＷ２がオンであるときに、第２可変定電圧回路７０は、制御部２０の制御に従った大きさの電圧Ｖｄをパルサ回路５４の正極端子Ｔｐに出力する。パルサ回路５４は、制御部２０の制御に従ってスイッチングし、プッシュ波を発生させるための正負パルス電圧をプッシュ波送信信号として超音波振動子５６に出力する。超音波振動子５６は、パルサ回路５４から出力される正負パルス電圧に応じてプッシュ波を送信する。第２スイッチＳＷ２がオフであるときには、第２可変定電圧回路７０は、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐから電気的に切り離される。

【0052】

基本型超音波診断装置にプッシュ波発生用電源装置７２が取り付けられていないときは、ユーザの操作または制御部２０の制御によって、第１スイッチＳＷ１がオンにされる。基本型超音波診断装置にプッシュ波発生用電源装置７２が取り付けられているときに弾性解析を行うときは、制御部２０は、次のように第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御してよい。すなわち、制御部２０は、超音波振動子５６がプッシュ波を送信するときに第１スイッチＳＷ１をオフ、第２スイッチＳＷ２をオンにする。そして、超音波振動子５６がトラッキング波や、Ｂモード画像を生成するための超音波を送信するときに、制御部２０は、第１スイッチＳＷ１をオン、第２スイッチＳＷ２をオフにする。

【0053】

このように、本実施形態に係るプッシュ波発生用電源装置７２は、基本型超音波診断装置に着脱自在に取り付けられる。プッシュ波発生用電源装置７２は、一実施形態として、第１正極電源６０（第１電源）と、超音波振動子５６と、パルサ回路５４（パルス生成回路）と、超音波画像が取得されるときに第１正極電源６０からパルサ回路５４に電力を伝送する主電源経路とを備えている。主電源経路は、第１可変定電圧回路６２および第１スイッチＳＷ１（主電源経路電流遮断／調整器）を含む。

【0054】

プッシュ波発生用電源装置７２は、パルサ回路５４への供給電力を出力する第２正極電源６６（第２電源）と、この供給電力を蓄積する正極コンデンサＣｐと、正極コンデンサＣｐとパルサ回路５４との間に設けられた第２可変定電圧回路７０（定電圧回路）と、第２可変定電圧回路７０とパルサ回路５４との間に設けられた電流遮断／調整器としての第２スイッチＳＷ２とを備えている。

【0055】

プッシュ波発生用電源装置７２では、第２スイッチＳＷ２のパルサ回路５４側の端子（下流端）が、上記の主電源経路に接続されている。第２スイッチＳＷ２を介して伝送される電力によって、パルサ回路５４は超音波振動子５６にプッシュ波送信信号を出力し、超音波振動子５６は、プッシュ波送信信号によって被検体３２の生体組織にプッシュ波を送信する。

【0056】

第３実施形態に係るプッシュ波発生用電源装置７２を基本型超音波診断装置に取り付けることで、基本型超音波診断装置に弾性解析の機能が後発的に搭載される。したがって、ユーザの需要に応じた製品開発が容易となる。

【0057】

図７には、第４実施形態に係る外付け電源回路９２が、解析動作用電源装置８８、パルサ回路５４および超音波振動子５６と共に示されている。外付け電源回路９２は、基本型超音波診断装置に弾性解析機能を持たせる回路であり、基本型超音波診断装置が備える解析動作用電源装置８８に着脱自在である。図７には、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐに接続された構成要素のみが示されているが、第３実施形態と同様、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐおよび負極端子Ｔｎには、電圧および電流が逆極性となる相補的な構成要素が接続される。

【0058】

解析動作用電源装置８８は、正極電源８０、定電流回路８２、第１可変定電圧回路６２および第１整流器８６を備えている。正極電源８０は、予め定められた電圧を定電流回路８２に出力する。定電流回路８２は、正極電源８０から出力された電圧に基づいて、第１可変定電圧回路６２および外付け電源回路９２に電流を出力する。

【0059】

第１可変定電圧回路６２は、制御部２０の制御に従う電圧を、第１整流器８６を介してパルサ回路５４の正極端子Ｔｐに出力する。第１整流器８６は、第１可変定電圧回路６２およびパルサ回路５４に流れる電流の方向を一方向に制限する。パルサ回路５４は、制御部２０の制御に従ってスイッチングし、解析超音波を発生させるためのパルス電圧を解析送信信号として超音波振動子５６に出力する。超音波振動子５６は、パルサ回路５４から出力されるパルス電圧に応じて解析超音波を送信する。

【0060】

外付け電源回路９２は、解析動作用電源装置８８と共にパルサ回路５４の正極端子Ｔｐに接続される。外付け電源回路９２は、正極コンデンサＣｐ、第２可変定電圧回路７０および第２整流器９０を備えている。正極コンデンサＣｐは、定電流回路８２から外付け電源回路９２に流入した電流によって充電される。第２可変定電圧回路７０は、制御部２０の制御に従って、正極コンデンサＣｐの端子間電圧に基づいて、第２整流器９０を介して、パルサ回路５４の正極端子Ｔｐに電圧を出力する。第２整流器９０は、第１整流器８６と同様の動作によって、第２可変定電圧回路７０およびパルサ回路５４に流れる電流の方向を一方向に制限する。

【0061】

パルサ回路５４は、制御部２０の制御に従ってスイッチングし、プッシュ波を発生させるための正負パルス電圧をプッシュ波送信信号として超音波振動子５６に出力する。超音波振動子５６は、パルサ回路５４から出力される正負パルス電圧に応じてプッシュ波を送信する。

【0062】

このように第４実施形態に係る外付け電源回路９２（プッシュ波発生用電源装置）は、正極電源８０（電源）と、超音波振動子５６と、超音波振動子５６が接続されたパルサ回路５４（パルス生成回路）と、超音波画像が取得されるときに正極電源８０からパルサ回路５４に電力を伝送する主電源経路とを備える基本型超音波診断装置に着脱自在に取り付けられる。主電源経路は、第１可変定電圧回路６２および第１整流器８６（主電源経路電流遮断／調整器）を含む。

【0063】

外付け電源回路９２は、正極電源８０から出力され、パルサ回路５４へ供給される電力を蓄積する正極コンデンサＣｐと、正極コンデンサＣｐとパルサ回路５４との間に設けられる第２可変定電圧回路７０（定電圧回路）と、第２可変定電圧回路７０とパルサ回路５４との間に設けられる電流遮断／調整器としての第２整流器９０とを備えている。第２整流器９０のパルサ回路５４側の端子（下流端）が、上記の主電源経路に接続されている。第２整流器９０を介して伝送される電力によって、パルサ回路５４は超音波振動子５６にプッシュ波送信信号を出力し、超音波振動子５６は、送プッシュ波信信号によって生体組織にプッシュ波を送信する。

【0064】

第４実施形態では、外付け電源回路９２に第２整流器９０が設けられている。したがって、正極電源８０から、定電流回路８２、第１可変定電圧回路６２、第１整流器８６を介してパルサ回路５４に電力が供給されているときに、正極コンデンサＣｐまたは第２可変定電圧回路７０への電流の流入が阻止される。また、第１可変定電圧回路６２とパルサ回路５４との間には、第１整流器８６が設けられている。したがって、正極電源８０から、定電流回路８２および外付け電源回路９２を介してパルサ回路５４に電力が供給されているときに、第１可変定電圧回路６２への電流の流入が阻止される。

【0065】

また、第４実施形態では、第３実施形態で用いられている第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２が設けられていない。そのため、超音波振動子５６に解析超音波を送信させる動作と、超音波振動子５６にプッシュ波を送信させる動作とを相互に切り替える処理が単純化され、制御部２０が実行する処理が単純化される。

【0066】

さらに、基本型超音波診断装置に外付け電源回路９２を取り付けることで、基本型超音波診断装置に弾性解析の機能が後発的に搭載される。したがって、ユーザの需要に応じた製品開発が容易となる。

【0067】

図８には、第４実施形態の変形例に係る外付け電源回路９４が、解析動作用電源装置８８、パルサ回路５４および超音波振動子５６と共に示されている。この変形例は、定電流回路８２の位置を変更したものである。すなわち、図７に示されている構成では、外付け電源回路９２および第１可変定電圧回路６２の接続点と、正極電源８０との間に定電流回路８２が設けられているのに対し、図８に示されている構成では、外付け電源回路９４および第１可変定電圧回路６２の接続点と、正極コンデンサＣｐとの間に定電流回路８２が設けられている。このような変形が可能な理由は、定電流回路８２が、正極コンデンサＣｐを迅速に充電することを目的とするためである。

【0068】

図８に示される変形例によれば、図７に示された構成と同様の効果が得られる。すなわち、超音波振動子５６に解析超音波を送信させる動作と、超音波振動子５６にプッシュ波を送信させる動作とを相互に切り替える処理が単純化され、制御部２０が実行する処理が単純化される。さらに、基本型超音波診断装置に外付け電源回路９４を取り付けることで、基本型超音波診断装置に弾性解析の機能が後発的に搭載される。したがって、ユーザの需要に応じた製品開発が容易となる。

【符号の説明】

【0069】

１０ プローブ駆動部、１２ 超音波プローブ、１８ 受信部、２０ 制御部、３０ 表示部、３２ 被検体、４０，８０ 正極電源、４２，４８，６８，８２ 定電流回路、４４，５０，５８ 可変定電圧回路、４６ 負極電源、５２，７２ プッシュ波発生用電源装置、５４ パルサ回路、５６ 超音波振動子、６０ 第１正極電源、６２ 第１可変定電圧回路、６４，８８ 解析動作用電源装置、６６ 第２正極電源、７０ 第２可変定電圧回路、８６ 第１整流器、９０ 第２整流器、９２，９４ 外付け電源回路、１００ 超音波診断装置、２００ 連続正負パルス電圧、３００ トランジスタ、３０２ 第１分圧抵抗器、３０４ 第２分圧抵抗器、３０６ 制御端子、３０８ 比較器、Ｃｐ 正極コンデンサ、Ｃｎ 負極コンデンサ、Ｓ１，Ｓ２ スイッチング素子、ＳＢ スイッチングブリッジ、Ｔｐ 正極端子、Ｔｎ 負極端子、Ｉｎ 入力端子、Ｏｕｔ 出力端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】