CN104323795A - 超声换能器连接器 - Google Patents

Abstract

可反转的换能器连接器（26）允许连接器（26）以多于一个的定向插入在插座（32）内。插座（32）与连接器（26）之间的电连接基于定向而被重编程（80）。连接器（26）在两个或更多阶段中被插入，诸如在第一阶段中使用零插入或磁性固位以标识连接器（26）并且在第二阶段中使用自动化接合以接合其余的通道连接以供使用。用于保护连接器（26）和/或插座（32）的门（62）可以被磁性打开和/或关闭。

Description

超声换能器连接器

技术领域

本发明涉及换能器连接器。特别地，换能器可释放地连接到系统。

背景技术

在医学诊断超声中，成像系统具有一个或多个插座（receptacle）。可拆卸的超声探头组件被连接到插座。对于探头组件，换能器阵列被封装在手持式探头中。手持式探头通过线缆而连接到连接器。连接器电和机械可释放地连接到超声系统。用户可以选择不同的超声探头以用于不同的检查，并且将所选探头连接到超声成像系统。通过使用波束形成器和超声成像系统中的其它电路，通过由所连接的换能器探头对声能的发射和接收而生成图像。

为了将连接器放置到插座之一中，用户将连接器推入插座中。连接器必须以特定的方式与插座对准，这可能导致线缆在不期望的或不方便的方向上延伸并且在给定成像系统上插座的定位的情况下可能难以对准。

力、机械闩锁或自动闩锁使连接器在插座中固定就位以供使用。当断开换能器组件时，用户释放闩锁和/或施加充足的力以将连接器从插座移除。对于用户而言可能难以在需要的方向上施加力。在给定用户相对于插座的定位的情况下，任何闩锁可能是困难的。

发明内容

作为介绍，以下描述的优选实施例包括用于换能器连接器系统的方法和系统。可反转连接器允许连接器以多于一个的定向插入到插座内。插座与连接器之间的电连接基于定向来重编程。在两个或更多阶段中插入连接器，诸如在第一阶段中使用零插入或磁性固位以标识连接器并且在第二阶段中使用自动化接合以接合其余的通道连接以供使用。用于保护连接器和/或插座的门可以磁性地打开和/或关闭。可以单独使用可反转、多阶段、磁性门或零插入中的任何一个。可以使用这些技术中的两个或更多的任何组合。

在第一方面中，提供一种换能器连接器系统以用于超声。换能器组件包括换能器和连接器。超声设备包括插座。连接器以第一和第二定向并且在固位的第一和第二阶段中与插座可配对。固位的每个阶段具有不同的固位力。插座被配置用于当连接器在第一阶段中与插座配对时检测配对的存在和第一或第二定向。第一阶段避免通道接触。通道接触在第二阶段中形成。

在第二方面中，提供一种换能器连接器系统以用于超声。插座可操作成可反转地接收连接器。当连接器被插座接收时波束形成器具有与换能器可连接的通道。

在第三方面中，提供一种方法用于将换能器与系统连接。第一壳体与第二壳体配对到第一程度。第一和第二壳体在配对之后牵拉在一起（drawn together）到大于第一程度的第二程度。当第一和第二壳体以第一程度配对时检测换能器的标识。当第一和第二壳体牵拉到第二程度时操作换能器。

本发明由以下权利要求限定，并且本章节中的任何都不应被视为对那些权利要求的限制。以下结合优选实施例来讨论本发明的另外的方面和优点。

附图说明

部件和附图不一定是按比例的，代替地将重点放在说明本发明的原理上。此外，在图中，遍及不同视图，相似的参考数字指明对应的部分。

图1是在一个实施例中的换能器连接器系统的框图；

图2图示了插座的一个实施例；

图3图示了连接器的一个实施例；

图4图示了机电闩锁的一个实施例；以及

图5是用于将换能器与系统连接的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

提供了可反转、两阶段互连、磁性门闩锁和/或零插入力超声连接器和连接器方案。例如，无引脚连接器可以通过多个阶段、可反转地、并且用零插入力被插入到引脚式插座中。在一个实施例中，插座门磁性地打开和关闭。当插入时，连接器通过一个或多个磁体而在第一阶段中维持在插座中。当在第一阶段中插入时，接合引脚被用于检测连接器的存在、换能器的类型以及安装在插座内的连接器的定向，而没有做出所有接触的最终或完全连接。换能器的类型由超声系统从连接器中的PROM读取。在第二阶段中，所选换能器做出对于用换能器进行扫描所需的接触的最终或完全连接。

可反转互连允许用户对换能器进行定向以允许线缆向沿着系统的右边、左边或者其它角度的修整。插座中的超声探头插孔的磁性固位为零插入力作准备。多阶段插入允许使用导销（guide pin）或接触部，其被设计成当最初安装探头连接器以检测换能器的存在、类型和定向时做出第一接触并且仅仅对于当要使用换能器时做出与探头接触部的最终连接。在第二阶段中连接器到插座中的机电牵拉除了选择换能器以供使用在系统的用户接口中之外避免由用户进行的手动操纵。

示例实施例使用医学诊断超声成像系统。换能器元件的定相阵列将可释放地与系统连接，因此使用多通道连接器。在其它实施例中，连接系统被用于治疗性超声。在仍其它的实施例中，这些概念可以被扩展到除医学超声以外的其它领域。该连接器系统可以使用在任何应用中，其中使用一组电接触部的无误差互连。

图1示出用于超声的换能器连接器系统的一个实施例。换能器连接器系统包括换能器组件20和超声设备30。换能器组件20被示出为从超声设备30断开。可拆卸的换能器组件20允许选择具有不同频率响应或其它特性的不同换能器以用于由超声设备30进行的成像。通过将换能器组件20连接到超声设备30，超声设备30使用换能器组件20来对患者进行扫描。

超声换能器组件20包括手持式探头壳体22中的换能器22、线缆24和连接器26。线缆24将探头壳体22连接到连接器26。此外，可以提供不同的或更少的部件。例如，提供一种手持式系统，其中换能器探头壳体22作为连接器26的部分被包括而没有线缆24。换能器组件20提供用于从超声系统30连接和断开的可拆卸换能器。作为另一示例，在探头壳体22和/或连接器26中提供波束形成或其它信号处理电路。

换能器探头壳体22是塑料、金属、橡胶、其组合或者用于封装诸如换能器元件的阵列之类的换能器22的任何其它现在已知的或稍后开发的材料。在一个实施例中，换能器探头壳体22被成形为用于手持式使用，诸如被定尺寸和成形以用于用手握持并且具有把手。在其它实施例中，换能器探头壳体22被成形为用于患者体内的使用，诸如成形为内窥镜或导管。换能器探头壳体22至少部分地封装元件的阵列，诸如覆盖阵列的一部分并且允许阵列声学进出（acoustical access）面以用于对患者进行扫描。

元件的阵列是压电、多层压电、电容性膜超声换能器或者用于在电能与声能之间进行转换的其它现在已知的或稍后开发的元件的阵列。一维或多维阵列被提供有完全或稀疏采样。例如，二维阵列具有在定位于平面或弯曲表面上的正方形或矩形网格中被完全采样的M个元件（例如1,920或其它数量）。作为另一示例，一维阵列具有64、128、192或256个完全采样的元件。换能器阵列包括柔性电路、信号轨迹或用于从阵列的元件到探头组件20的其它电子器件或引线的电互连的其它结构。例如，柔性电路连接到线缆24中的多个同轴线缆。

线缆24包括与超声换能器22连接的多个同轴线缆。例如，提供64、128、192或其它数量的同轴线缆以用于传输表示在阵列的元件处接收的声能或者将被用于生成声能的电信号。每个同轴线缆接收对于一个元件的信息或表示多个不同元件的信息。在可替换的实施例中，线缆24是柔性电路、光学数据路径、光纤、绝缘线或其它现在已知的或稍后开发的结构。例如，在换能器探头壳体22中提供模拟到数字转换器，并且数字信号沿着现在已知的或稍后开发的数字路径通过线缆24传输。线缆24将超声换能器22电连接到连接器26。在其中提供多路复用或部分波束形成的情况下，可以使用比元件少的线缆。

连接器26是金属、塑料、橡胶、其组合或者用于封装或至少部分地围封接触部52的阵列（参见图3）的其它现在已知的或稍后开发的材料。在一个实施例中，连接器26是提供射频屏蔽的金属，其至少部分地涂覆有橡胶或塑料以提供把手。

此外，可以在连接器26内包括不同的或较少的部件。例如，端接电阻器或无源调谐电路与每条线缆连接以用于提供阻抗匹配。作为另一示例，图2的用于换能器标识的存储器、导销42、传感器40、磁体44和/或闩锁46被包括在内。

连接器26在线缆24的末端处连接，使得连接器26从超声换能器阵列32和相关联的探头壳体22隔开。在其它实施例中，不提供线缆24并且换能器壳体22和连接器26形成在单一壳体中。

连接器26被成形为允许到超声系统30的插座32的拆卸和附接。在一个实施例中，使用现在已知的连接器壳体，诸如一般为立方形箱体。可以提供任何尺寸或形状。

连接器26封装接触部52以用于与插座的电连接。接触部52提供换能器或波束形成器通道、接地、功率、控制和/或存储器或标识连接。可以提供任何数量的接触部52。接触部52是焊盘、管脚、引线、轨迹、导柱、接触表面、引脚或用于进行可拆卸电接触的其它设备。在一个实施例中，连接器26的配对表面是印刷电路板，其具有用于与插座32的引脚进行电接触的金属焊盘的匹配图案。在电路板上暴露的金属性轨迹或焊盘的192或其它数量的电连接在连接器26内凹进以用于与引脚配对。插座32的内部上的金属指状物被用于在插座32与连接器26之间进行接触。在其它实施例中，接触部52是用于与插座32中的焊盘进行接触的金属指状物。

焊盘和管脚的组合可以被用于接触部52。在一个实施例中，连接器26的外表面或焊盘或焊盘系列被用作接地接触表面。当与插座32接触时，接触表面在连接器26与插座32之间连接到地。接触部52的焊盘提供通道连接。金属化导柱42提供用于控制信号、功率和/或标识的连接。可以使用电连接器的其它组合。

图1示出一个连接器26和对应的换能器组件20以用于与超声系统30的插座32的可释放连接。可以连接多于一个的换能器组件20。例如，用户选择若干换能器组件20中的一个并且将对应的连接器26插入到插座中。超声系统30可以具有多于一个的插座，诸如具有两个或三个插座。对应数量或更少数量的换能器组件20可以连接到相应的插座32。

超声系统30是医学诊断超声成像系统。另外或可替换地，超声系统30是治疗性超声系统。通过使用换能器22将超声传输到患者内。超声系统30生成电波形以用于传输。电波形被提供到插座32以用于传输到换能器22，在那里电能被换能成声能。类似地，换能器22可以接收声学回波并且将回波转换成电信号。所接收的信号通过连接器26和插座32被提供到超声系统30。超声系统30处理所接收的电信号以生成图像。在其它实施例中，超声系统30是计算机、工作站或其它医学成像系统。

超声系统30包括发射波束形成器和接收波束形成器，其共同被示出为波束形成器36。发射波束形成器可操作以生成用于同时沿着一个或多个波束发射声能的波形。接收波束形成器可操作以从声学回波接收电信号并且形成表示患者内的空间位置的样本。

由发射波束形成器生成的电信号被路由到插座32并且然后被路由到连接器26。插座32还将连接器26电连接到接收波束形成器。来自插座32的超声系统30内的连接通过诸如发射和接收开关之类的一个或多个开关来进行。波束形成器36被配置成提供宽带接口，诸如从插座32到印刷电路板互连上的槽或波束形成卡的具有128、192或384线阻抗控制的路径的开关矩阵。可以提供其它开关矩阵和路径数量。当连接器26安置于插座32内时，电信号可以沿着换能器22与波束形成器36之间的各种通道而传递。

发射波束形成器包括脉冲器、波形发生器、存储器、移相器、延迟、放大器或用于生成发射波形的其它部件。为不同通道提供部件，使得生成相对延迟和变迹的发射波形。可以使用数字和/或模拟发射波束形成器。

接收波束形成器是模拟或数字接收波束形成器。接收波束形成器被配置成接收射频带（例如以2-10MHz为中心的带）处的模拟信号，但是可以被配置成接收相同或不同频带处的模拟或者数字信号。在一个实施例中，接收波束形成器包括用于不同成像模式的分离的波束形成器，诸如分离的频谱多普勒波束形成器和B-模式以及彩色血流模式波束形成器。例如，接收波束形成器是印刷电路板、ASIC或其它设备上的处理器。接收波束形成器包括多个延迟、放大器和一个或多个加法器。表示不同元件或元件组的电信号被相对延迟、变迹，并且然后被总计以形成沿着一个或多个接收波束的表示不同空间位置的样本或信号。

由超声系统30实现另外的过程和相关联的电路，以用于生成图像、应用治疗性超声，或用于从接收波束形成的信息来计算测量。例如，提供了B-模式检测器、多普勒估计器、频谱多普勒处理器、扫描转换器、时间滤波器和/或空间滤波器。可以提供不同的、附加的或更少的发射和接收电路设备或部件。

发射波束形成器、接收波束形成器和插座32被至少部分地围封在系统壳体内。系统壳体是塑料、金属、木制、玻璃纤维或者用于封装电子器件的任何其它现在已知的或稍后开发的材料。在一个实施例中，系统壳体是工作站或支撑在轮子上或支托在地板上的基于推车的壳体。在其它实施例中，系统壳体是膝上型或其它便携尺寸的设备，诸如手提箱尺寸的便携式超声系统。在又一个实施例中，系统壳体是手持式超声系统，诸如PDA或显示器形（scope-shaped）壳体。

插座32是用于可拆卸地连接和移除换能器组件20的任何现在已知的或稍后开发的机械和电连接器中之一。插座32包括凹槽、扩展、闩锁、螺钉、螺纹孔或者用于可释放地连接到另一设备的任何其它现在已知的或稍后开发的机械结构。提供了用于与单独数字轨迹相连接（诸如在电路板配置中）或者用于与同轴线缆相连接的多个公或母电连接。例如，顺从的（例如弹簧）金属管脚或引脚布置在阵列中。可以可替换地或附加地使用一个或多个接触焊盘。插座接触部与连接器接触部52之间的配对将是通过金属对金属的压缩，但是可以提供其它配对。

插座32安装在系统30中并且被永久地附接。通过压入配合（press fit）、通孔或无焊料的附接方法（例如金属到金属压缩、导电环氧树脂、导电聚合物等）提供系统30与插座32之间的接触附接。可以通过机械硬件提供对插座的附加机械支撑以防止电接触部上的应力。可以提供不太永久但比与连接器26的连接更多的永久性。

参照图1和2，插座32可以包括一个或多个传感器40。传感器40检测连接器26的存在。例如，提供光学传感器。光学发射器和检测器被布置成使得光的不存在或者存在指示连接器26的不存在或者存在。例如，当连接器26被充分地插入到插座32中时，光束被阻挡或激活。可以使用环境光的不存在而不是使用依赖于光透射的传感器。可替换的传感器包括接触或机械传感器，诸如压力开关。可以使用电传感器。可以使用电接触的存在或不存在。定位在插座32中或与其相对的连接器26完成或中断电路，这指示连接器26被安装或是移除。还用于其它目的的电接触部可以作为传感器40而操作。可以使用仅一个或多于一个的传感器40。

传感器40检测配对的存在与否。在其中提供多个接触阶段的情况下，传感器40仅检测一个阶段，将所有阶段作为同一个来进行检测，或者检测配对的特定阶段。相同或不同的传感器检测不同的阶段。可替换地，感测到在没有阶段特定检测情况下的配对。

参照图1，处理器34是传感器、检测器、电路、通用处理器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、控制处理器、数字电路、模拟电路或其组合。处理器34与插座32交互以用于与超声系统30通信，诸如传送要在用户接口中使用的信息，和/或用于控制配对。

处理器34被硬件和/或软件配置成检测换能器组件20中的换能器22的标识。标识是特定于组件20或者被一般化为换能器22的类型。例如，当插座32接收连接器26时，处理器34询问连接器26中的存储器和/或从连接器26接收数据。数据指示换能器22的特性，诸如操作的类型和/或频率。

处理器34被配置成检测插入的阶段、定向、和/或其它信息。通过使用建立在连接器26与插座32之间的更多电连接中的一个，处理器34输出用于确定由系统30对配对的响应的数据，或者处理器34确定系统30对配对的响应。

在一个实施例中，连接器26相对于插座32可反转。插座32可以以两个或更多定向来接收连接器26。连接器26在连接180度分开或相对的意义上可反转，或者在以任何度数差异的两个或更多定向的意义上可反转。连接器26可以以不同定向与插座32配对。例如，连接器26和插座32具有矩形或椭圆形的形状。连接器26以相同的形状（至少对于配对表面）配合在插座32内或周围。由于矩形或椭圆形，仅两个不同的定向是可能的。在没有预防性措施或设备的情况下通过使用正方形、三角形、星形、圆形或其它形状，多于两个的定向是可能的。当以两个或更多不同定向来提供电连接时，相同的连接器26对着插座而配合。

连接器26的极化被移除以允许用户以不同的定向将连接器26插入到插座32中。这使用户免于需要关注插座32与连接器26之间的定向，从而加速连接器26的配对。如果线缆24以角度与连接器26进行安置，诸如离开一侧或在除了垂直于插座32之外的给定方向上，则可以存在对给定定向的优点。例如，用于放射学的声谱仪倾向于使线缆24在系统30的左边而用于心脏病学的声谱仪倾向于使线缆24在系统30的右边。通过允许声谱仪选择定向，线缆24可以更加易于管理。

由于超声系统30依赖于特定电连接，检测定向以用于布置电连接。如图2中所示，一个或多个导销42被用于指示定向。导销42是管脚、柱、槽或用于相对于插座来引导连接器32的其它机械结构。通过具有矩形布置中的对角定位，允许可反转连接。为了检测定向，一个或多个导销42包括电接触部或焊盘。电连接指示定向。例如，一个导销42具有电连接而另一个没有。通过感测电接触，确定定向。

作为另一示例，一个导销42提供接地连接并且另一个提供信号连接。通过检测哪个导销42相对于连接器26接地，由处理器34确定定向。在一个实施例中，插座32中的两个导销42提供对连接器26和1线PROM的电接触。一个接触被用于数据/功率并且另一条线被用于接地。插座32的两个导销42连接到系统30中的处理器34，诸如现场可编程门阵列（FPGA）。FPGA通过两条引线或导销42中哪一个接地来确定探头连接器26的存在和定向。FPGA然后将其自身配置成将另一引线或导销42用于数据/功率并且从1线PROM读取标识信息。

在其它实施例中，由存在传感器40检测定向。例如，存在可以由一个传感器40检测而不是另一个，诸如其中一个对于一种定向被阻挡而对于另一种定向不被阻挡。可以使用除了导柱之外的其它接触部，诸如尝试从两个或更多电接触部读取标识信息。接收响应或标识信息的电连接指示定向。

一旦确定定向，电连接被设置成考虑定向。连接器26和/或插座32具有可编程电连接。例如，取决于定向来重配置插座32中的FPGA。重配置向不同的电接触部指派不同的功能、通道或其它操作。开关矩阵被配置成基于定向来指派通道接触部。例如，插座32的接触部41（例如顺从的引脚）包括到波束形成器36的通道连接。向换能器22的特定元件指派通道。在一种定向上，接触部41具有一种指派（例如接触部1到元件128）但是在另一种定向上具有不同的指派（例如接触部1到元件1）。一个或多个电连接可以是相同的而不管定向或所有接触部指派改变。

基于定向来指派接触部41、52用于其它功能，诸如接地、功率、信令和/或标识。可替换地，一个或多个接触部是相同的而不管定向如何。例如，通过在中心的放置和/或以对角的二重放置，可以使用相同的接触部而不管定向如何。

可反转性通过冗余接触部的使用、公共接触部的对称放置和/或系统30或连接器26中对于向接触部重指派功能性的可编程性来操控。连接器26的引脚分配要被选择并且互连性和系统功能的可编程性允许极化的移除。

在附加的或可替换的实施例中，连接器26分阶段可插入到插座32中。针对不同目的、不同连接和/或不同量的固位力提供不同量的插入。所述阶段表示不连续的插入而不是连续的滑动。闩锁、开关、块、弹簧、插入力的量、插入机制中的不同或其它差示装置（differentiator）导致插入的不同阶段。

在一个实施例中，不同形式的固位和/或不同量的固位力在两个阶段之间进行区分。通过使用不同形式或量的力，提供插入的两个或更多阶段。可以可替换地或附加地提供针对各阶段的电连接中的不同。

第一阶段与用户插入连接器26相关联。连接器26通过摩擦或用户而维持在插座32中。可以提供反作用力，诸如一个或多个弹簧施加力以将连接器26推出或至少需要进一步的力以进一步插入。在一个实施例中，连接器26通过固位磁体44维持在第一阶段。由任何摩擦和磁能提供固位力。磁能来自永磁体或用电能激发以提供磁力的线圈（例如电磁体）。一个或多个磁体44被定位成将连接器26保持在插座32中。在第一阶段中，通过使用永磁体或电磁体而将连接器26固定就位。

磁体44可以帮助插入。磁体44吸引连接器26中的磁体或磁性材料，而不是迫使用户克服所有摩擦或施加所有插入力。提供零插入力连接。零插入力可能需要一些插入力，但是需要的少于否则将会存在的力。磁能帮助插入。在其它实施例中，邻近于但不在插座32中的连接器26上的磁能大于或等于插入连接器26所需要的力，因此在第一阶段中，用户仅仅以期望的定向放置连接器26并且磁体44将连接器拉到插座中。零插入力（无论是用户真实的零用力或是在用户帮助的情况下）允许用户将连接器26放置到插座32中以用于第一阶段。

对于第二阶段，应用不同的机制和/或不同量的力以将连接器26进一步插入到插座32中和/或保留在插座32中。例如，激活机电闩锁46（参见图2和4）。机电闩锁46包括响应于电能而移动闩锁的发动机和将来自发动机的力施加到连接器26和/或插座32的成形设备或结构。例如，发动机旋转臂以将连接器26拉或压到插座32中。所述臂操作于连接器26的管脚54或其它结构上。所述臂可以成形为使得进一步的旋转施加更多的力。可以使用其它闩锁机制，诸如可滑动坡道结构。在其它实施例中，施加附加的磁力，诸如在电磁体中施加较大的电流。

较大的固位力在第一阶段克服阻力从而维持连接器26。例如，克服反作用弹簧力。作为另一个示例，克服较紧配合或较大摩擦。在其它实施例中，第二阶段具有较大的固位力，但是具有与第一阶段相同的定位。不论哪一种情况，固位力或将连接器26从插座32移除的力在第二阶段中大于第一阶段。在其它实施例中，移动阻挡设备以允许到第二阶段中的移动，使得相同的固位力被施加到这两个阶段，但是在阻挡中具有不同。

固位力的增加或到阶段二的转变被自动地应用或者无需用户施加插入力。通过机电或其它非用户设备的插入使用户免于必须操纵某种类型的机械杠杆以完成配对连接器26的任务。在连接器26中手动闩锁机制的消除可以允许连接器壳体内部的全部体积更多可用于供附加部件的使用。连接器26通过机电或其它设备的固位还可以防止用户在操作期间在没有请求从系统30移除的情况下不经意地将连接器26从插座32移除。请求连接器26从系统30的移除允许系统30在不扰乱系统操作的情况下准备和弹出连接器26。

在一个实施例中，不同阶段中的每一个对应于连接器26与插座32之间的不同数量的电连接。当连接器26与插座32在第一阶段中配对时，避免了波束形成器通道和/或元件连接。避免通道接触。第一阶段被用于存在检测、换能器标识和/或定向确定。例如，长于其它的导销42、金属指状物或管脚、在不同定位中或被提升的接触部和/或其它接触部被用于确定定向和换能器的类型。在第一阶段中检测被用于重编程或建立通道接触部41和/或52的信息。连接器26和插座32中的特定接触部41、52被设计成在插入的第一阶段期间进行接触以便检测连接器的存在、类型和定向。第一阶段允许到传送连接器的存在、它的定向和任何ID信息以验证所插入的连接器类型的一组引脚的连接。

在第二阶段中，形成通道接触。基于增加的力、电激活和/或在第一与第二阶段之间的定位中的改变，连接器26被完全安置（seat）或充分安置以允许由波束形成器36对换能器22的使用。可替换地，提升或移动引脚41以建立第二阶段的电接触而没有在连接器26与插座32之间的另外的安置改变。第二阶段将插座32的接触部与连接器26的无引脚焊盘配对。

由于发动机使连接器26被安置，因此发动机可以被用于控制擦拭（wiping）。将接触部放置在一起可以擦拭阻塞（built-up）的材料，增加电导性。擦拭的量可以取决于接触部对焊盘的角度、力的量和/或在配对中的其它因素。为了增加擦拭量或更可能减少阻塞材料，发动机可以被控制成引起力、安置或擦拭轮廓中的变化。例如，发动机在快速连续中（例如在数毫秒内）反转一次或多次以使用擦拭来擦净或反复擦拭。作为另一个示例，擦拭期间速度中的间歇性改变可以帮助移除阻塞。可替换地，发动机引起安置以及用稳定或规律的力的对应擦拭。

不同的阶段可以被用于不同的目的。连接器26在不被使用但保持连接到系统30时被维持在第一阶段中，而不是使连接器26被完全安置。第二阶段用于供换能器22用于扫描。在另一种途径中，提供第一阶段以用于用户放置并且提供第二阶段以用于插入的自动化完成。在提供到第二阶段中的自动化进入的情况下，在感测到连接器26已经被用户安装在插座32中之后进入第二阶段。

对于移除，用户可以手动地施加充足的力以克服固位力。在其中使用闩锁的情况下，用户可以激活闩锁的反转。例如，用户选择要使用的不同换能器。系统30自动地释放闩锁。可以提供任何弹出机制。在功率故障的情况下，系统检测到AC功率的损失并且解闩锁所有连接器26，或者用户手动地将连接器26从插座32中释放。

处理器34可以控制从第一到第二阶段的转变。在其中仅一个连接器26在单个插座32中的情况下，处理器34可以自动地将连接器26牵拉到第二阶段中。在自动连接之前可以提供与确定换能器的存在和类型相关联的延迟。可替换地，处理器34不引起转变直到触发事件，诸如用户配置适合于换能器22类型的特定应用的系统30。

在其中在相应插座32中存在多个连接器26的情况下，所有连接器26可以最初在阶段一中。可替换地，一个连接器26可以在阶段二处并且其余在阶段一处。处理器34选择要使用的换能器，诸如响应于选择的用户输入和/或响应于系统30用于适合于特定换能器22的成像的配置。如果另一个换能器22在阶段二处并且将不再被使用，该相应连接器26被转变到阶段一并且适合于下一扫描的换能器22被转变到阶段二。处理器34选择一个换能器22并且将各种换能器23置于适当的阶段处。例如，激活机电闩锁46以响应于选择来释放和/或闩锁，从而增加固位力并且提供用于通过一个换能器的扫描的电连接，并且为不与用于扫描的电连接相关联的其它换能器减少或维持固位力。

一旦系统30检测到存在安装的新连接器26（即在阶段一处），系统30要么如在单个连接器系统中自动连接连接器26，或者在多连接器系统中，等待来自用户的连接连接器26的提示。在多连接器系统中，其中多个相同的连接器26要被单独地选择，每次仅将一个连接器配对（例如阶段二）到系统30，从而允许消除用于选择插座的继电器。这可以降低系统成本和复杂性。在一个实施例中，提供多个插座32，但是未提供用于可转换地将不同的插座32连接到波束形成器36的继电器。在其它实施例中，提供继电器。

连接器26和/或插座32可以包括一个或多个门62（参见图4）。门62保护当未在使用中时的接触部41、52并且保护用户不暴露于来自接触部41、52的电流。门62在未插入连接器26时关闭，但是为插入或者在插入期间打开。门62可以是弹簧加载的，使得插入连接器26打开门62并且抽出连接器26关闭门62。

在一个实施例中，门62响应于磁力而打开。门62和连接器26中的永磁体或电磁体在很少或没有接触的情况下提供打开门62的力。在其它实施例中，使用磁闩锁。磁体保持门关闭。当连接器26上的磁体在附近时，保持门关闭的磁体被滑开或者压倒而打开门62。可以使用其它磁体布置。

图5示出了用于将换能器与系统连接的方法的一个实施例。连接是可反转的，发生在不同阶段中，使磁性门打开和/或使用磁性固位。可以提供不同的、附加的或更少的动作。例如，仅执行与期望的特征相关联的动作。

使用以上关于图1到4论述的系统、连接器、插座或其它设备或者其它系统、连接器、插座或设备来实现图5的方法。以所示的顺序或不同的顺序执行该方法。例如，动作74和76在顺序上颠倒。作为另一个示例，动作78和80在顺序上颠倒。

在动作70中，磁性地打开门。打开连接器和/或插座上的门。连接器在换能器组件或系统上并且与插座相对。

通过磁力打开门。通过施加磁力而推开或解封门。将磁体带入到靠近于门排斥门中的一个或多个磁体。可替换地，磁吸引被用于将保持门关闭的磁体移到另一个定位，使得保持门关闭的力被移除或削弱。弹簧、重力或其它力可以与磁力相对地操作。

门被打开以允许连接器与插座的配对。响应于门打开，连接器可以被插入到插座中。

在动作72中，连接器与插座配对。将一个壳体定位在另一个壳体中或周围。可以使用其它互锁结构，诸如两个壳体都包括对准的公和母布置。

通过完整插入或通过到有限程度的插入来配对壳体。例如，壳体配对于第一阶段。壳体被推到一起，但是并未被完整或完全地安置。弹簧、摩擦或机制可以限制插入。可替换地，提供完全或有限的插入但是具有用于配对到第一程度的有限固位力。

在一个实施例中，磁体帮助配对。一个或多个磁体将壳体吸引在一起，从而提供零插入力。通过磁能而拉在一起可能诸如由所使用的磁力的大小、反作用力或停止所限制。磁能可以附加地或可替换地被用于维持固位力，诸如将壳体维持在第一阶段中。

在动作74中，确定一个壳体相对于另一个壳体的定向。在其中连接可反转的情况下，一个壳体可以以多于一个的定向来与另一个配对。确定定向。确定接地连接的放置、信号连接、机械开关、干扰结构或其它定向区分特征。电学、光学或机械设备感测定向。在一个实施例中，检测在两个可能位置之一中接地或信号接触的定位。接地或信号接触的隔离指示定向。

在动作76中，检测换能器的身份。针对标识信息来轮询部分或完全配对的换能器。例如，由系统从换能器的存储器传输或拉取数据。数据指示换能器的类型、换能器序列号和/或换能器操作特性。在另一途径中，接收代码并且系统中的查找表从代码确定身份。由存储器或查找基于来自存储器的数据来提供适合于换能器的设置。

在动作78中，壳体牵拉在一起到较大程度。牵拉在一起可以是物理牵拉。增大配对，诸如一个壳体进一步插入到另一个中。可以通过将电连接的焊盘或引脚或其它结构移动到接触中或更大的接触中来增大配对。代替于另外的物理接合（即另外的插入）或除此之外，牵拉到较大程度可以是通过增加的固位力。这可能使得更加难以将一个壳体从另一个移除或者否则断开电连接。在多连接器系统中，在系统上可以存在另一个活动的探头。另一个探头可以具有不同的连接需求，因此在动作80中的接触部的重组织并不发生直到已经弹出先前的连接器并且已经连接新的选择。

在动作80中，根据相对定位来对电接触部进行编程。定向指示哪些电接触部与哪些换能器元件连接。将电接触部编程为将信号路由到元件和将信号从元件路由到期望的波束形成器通道以用于应用适当的延迟、定相和/或变迹。编程允许使用不同的定向。物理引脚布局是相同的，但是引脚的使用被重编程为适合于定向。

可以对电接触部中的全部、一些进行编程或不对电接触部中的任一个进行编程。例如，一个壳体相对于另一个的定向与针对先前使用的相同。维持电接触部。作为另一个示例，一个电接触部可以是在中心处，因此与相同的接触部配对而不管定向如何。多个电接触部可以被用于相同通道、功率、信号或接地。通过沿着到配对表面的对角来定位这样的电接触部，双重电接触部可以被维持而不管定向如何。

通过电、机械和/或磁能将壳体牵拉在一起到较大程度。例如，发动机移动闩锁、引脚或其它结构以添加固位力或相对于彼此移动壳体或接触部。作为另一个示例，增大被施加于电磁体的电流。

在动作82中，操作换能器。当配对壳体以供操作时（诸如被牵拉在一起到较大程度），换能器可以被系统使用。去往或来自换能器的电信号经过电连接。

虽然以上已经通过参照各种实施例描述了本发明，但是应当理解到，可以做出许多改变和修改而不脱离于本发明的范围。因此意图在于前述详细描述被视为说明性而非限制性的，并且要理解，是以下权利要求，包括所有等同物，旨在限定本发明的精神和范围。

Claims (23)

1.一种用于超声的换能器连接器系统，所述系统包括：

包括换能器（22）和连接器（26）的换能器组件；以及

包括插座（32）的超声设备（30），连接器（26）以第一和第二定向以及在固位的第一和第二阶段中与插座（32）可配对，固位的每个阶段具有不同的固位力；

其中插座（32）被配置用于当连接器（26）在第一阶段中与插座（32）配对时检测配对（72）的存在和第一或第二定向，第一阶段避免通道接触，通道接触在第二阶段中形成。

2.根据权利要求1所述的系统，其中超声设备（30）包括医学诊断超声成像系统并且其中换能器组件包括在通过线缆（24）连接到连机器（26）的手持式探头壳体中的换能器（22）。

3.根据权利要求1所述的系统，其中连接器（26）和插座（32）是矩形或椭圆形的，使得连接器（26）仅以第一和第二定向与插座（32）可配对。

4.根据权利要求1所述的系统，其中插座（32）包括开关矩阵，其被配置成基于第一或第二定向的检测来指派通道接触部。

5.根据权利要求1所述的系统，其中固位的第一阶段具有基于磁性固位的固位力，使得较少的力被用于将连接器（26）插入到插座（32）中。

6.根据权利要求1所述的系统，其中插座（32）包括至少一个导销（42），其可操作成在第一阶段中与连接器（26）电连接，所述电连接指示第一或第二定向。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括处理器（34），其被配置成在固位的第一阶段中读取换能器（22）的类型的标识。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括机电闩锁，其被配置成从第一阶段到第二阶段增加固位力。

9.根据权利要求8所述的系统，其中超声设备（30）包括附加插座（32）、在第一阶段处插座（32）中的连接器（26）和在第一阶段中附加插座（32）中的附加连接器（26）；

还包括处理器（34），其被配置成为连接器（26）选择换能器（22），机电闩锁通过增加固位力并且在连接器（26）与插座（32）之间形成通道接触来响应于选择，附加连接器（26）相对于附加插座（32）被维持在第一阶段中，而连接器（26）和插座（32）在第二阶段中。

10.根据权利要求9所述的系统，其中超声设备（30）免除用于在插座（32）与附加插座（32）之间进行选择的继电器。

11.根据权利要求8所述的系统，其中机电闩锁被配置成在至第二阶段的安置期间变化擦拭。

12.根据权利要求1所述的系统，其中插座（32）还包括至少一个门（62），所述门（62）被配置成响应于磁力而打开。

13.根据权利要求1所述的系统，其中插座（32）包括光学传感器，所述光学传感器被定位成检测在插座（32）中连接器（26）的存在。

14.一种用于超声的换能器连接器系统，所述系统包括：

连接器（26）；

可操作成可反转地接收连接器（26）的插座（32）；

换能器（22）；以及

具有当连接器（26）被插座（32）接收时与换能器（22）可连接的通道的波束形成器（36），连接器（26）或插座（32）可编程为在几何上重限定元件位置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中插座（32）可操作成以连接器（26）相对于插座（32）的至少两个不同定向来接收连接器（26），连接器（26）或插座（32）具有基于连接器（26）到插座（32）的定向的可编程电连接指派的功能。

16.根据权利要求14所述的系统，还包括被定位成将连接器（26）保持在插座（32）中的磁体（44）。

17.根据权利要求14所述的系统，还包括接触部和处理器（34），所述处理器（34）被配置成当插座（32）接收连接器（26）时从接触部检测换能器（22）的定向和标识。

18.根据权利要求14所述的系统，其中插座（32）被配置成在不同阶段中接收连接器（26），不同阶段中的每一个对应于连接器（26）与插座（32）之间的不同数量的电连接。

19.根据权利要求14所述的系统，还包括门（62），其可操作成磁性打开以用于插座（32）接收连接器（26）。

20.一种用于将换能器（22）与系统连接的方法，所述方法包括：

将第一壳体与第二壳体配对（72）到第一程度；

在配对（72）之后将第一和第二壳体牵拉（78）在一起到大于第一程度的第二程度；

当第一和第二壳体以第一程度配对时检测（76）换能器（22）的标识；以及

当第一和第二壳体被牵拉到第二程度时操作（82）换能器（22）。

21.根据权利要求20所述的方法，其中配对（72）包括可反转地配对（72）第一和第二壳体；

还包括确定（74）第一壳体于第二壳体的相对定位以及根据所述相对定位来编程（80）电接触部。

22.根据权利要求20所述的方法，其中配对（72）包括将第一和第二壳体磁性地拉在一起并且将所述拉限制到第一程度。

23.根据权利要求20所述的方法，还包括磁性打开（70）保护第一壳体的门（62），所述打开（70）允许配对（72）。