EP0215972B1 - Schaltmatrix - Google Patents

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EP0215972B1
EP0215972B1 EP85112072A EP85112072A EP0215972B1 EP 0215972 B1 EP0215972 B1 EP 0215972B1 EP 85112072 A EP85112072 A EP 85112072A EP 85112072 A EP85112072 A EP 85112072A EP 0215972 B1 EP0215972 B1 EP 0215972B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transducer elements
switches
control
group
switch
Prior art date
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Revoked
Application number
EP85112072A
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English (en)
French (fr)
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EP0215972A1 (de
Inventor
Arno Dipl.-Ing. Rudolph
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard GmbH Germany
Original Assignee
Hewlett Packard GmbH Germany
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=8193787&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0215972(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hewlett Packard GmbH Germany filed Critical Hewlett Packard GmbH Germany
Priority to EP85112072A priority Critical patent/EP0215972B1/de
Priority to DE8585112072T priority patent/DE3580848D1/de
Priority to US06/910,697 priority patent/US4890267A/en
Publication of EP0215972A1 publication Critical patent/EP0215972A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0215972B1 publication Critical patent/EP0215972B1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341—Circuits therefor
    • G10K11/345—Circuits therefor using energy switching from one active element to another

Definitions

  • the invention relates to a switching matrix for a transceiver for ultrasonic waves for establishing electrical connections between the electroacoustic transducer elements of a respectively activated group within an arrangement of transducer elements and delay elements for delaying the output signals of the transducer elements derived from received ultrasonic signals or the transducer elements for exciting ultrasonic vibrations supplied oscillator signals.
  • Such a switching matrix is preferably used in those transceivers in which a focusing point can be generated by appropriate electronic control of the converter elements arranged in a row.
  • the individual transducer elements are controlled during transmission or reception via differently set delay elements in such a way that the different distances of the transducer elements from the focusing point are compensated for.
  • the ultrasound waves When transmitting, the ultrasound waves thus overlap in phase at the focal point, while they essentially cancel each other out in the rest of the sound field.
  • a switching matrix of the type mentioned is known from DE-PS 2 424 582.
  • the known switching matrix is used in a transceiver for ultrasonic waves, in which six transducer elements are activated simultaneously.
  • the delay times for the first and the sixth transducer element of a group, for the second and the fifth element and for the third and the fourth element are each of the same size, so that the resulting focal point lies on the perpendicular to the respectively activated transducer element group.
  • a selection circuit is connected to the converter element arrangement, which has on the input side a multiplicity of selection switches each connected to a converter element and on the output side six output lines connected to the switching matrix.
  • the known switching matrix has 18 switches, three of which are connected on the input side to one of the six output lines of the selection circuit and six on the output side are each connected to one of three different delay elements.
  • the control circuit for actuating the individual switches has a large number of logic circuits, such as NAND gates, and a large number of further electronic components, for example transistors, so that there is a high overall circuit complexity.
  • the circuit complexity would also increase significantly if the number of converter elements in a group were increased to achieve a higher resolution.
  • a switching matrix according to features a) to e) of claim 1 is known from US-A 3 846 745.
  • the known switching matrix has a control circuit for
  • Activate the switch on which contains a 1-out-of-16 decoder and several modulo-16 counters.
  • the invention has for its object to provide a switching matrix of the type mentioned, the control circuit is simple.
  • control circuit is constructed in a simple manner as a shift register and in particular does not require any logic gates or other electronic components for linking control signals.
  • An essential advantage of the switching matrix according to the invention is its simple structure, which enables the principle to be transferred to any number m of converter elements in a group without problems. Because of its clear, symmetrical structure, the switching matrix can be arranged particularly easily as an integrated circuit on a semiconductor chip.
  • the switches can be arranged in rows and columns as a square matrix be, so that there is a compact and space-saving switching matrix.
  • the number of output lines of the switching matrix can be reduced by half if the focal point lies on the central perpendicular of the respectively activated converter element group.
  • control circuit can be adapted to any number of converter elements of a group by adding an additional flip-flop for each additional converter element.
  • the switching matrix can be used not only in the processing of received ultrasound pulses, but also in the transmission of pulses to generate a focused output beam.
  • the switching matrix must be operated with the signal direction reversed in such a way that delayed oscillator signals for exciting the converter elements are present on the output lines. If necessary, the order in which the various control signals are applied to the control lines must be reversed in relation to reception mode.
  • the principle of electronic focusing is explained in FIG. 1 using the example of a group of four transducer elements which are activated at the same time.
  • the group of simultaneously activated transducer elements is referred to below as the aperture. It is understood that the aperture can consist of any number of transducer elements, the greater the number of transducer elements of the aperture, the greater the lateral resolution of the ultrasound image obtained.
  • the transducer elements 1, 2, 3, 4, 5,..., N arranged in a row according to FIG. 1 are excited by excitation signals on the lines A1, A2, A3 and A4 respectively connected to the transducer elements in order to emit ultrasound pulses.
  • the excitation signals are delayed with respect to one another by means of delay circuits 11, 12, 13 and 14 in such a way that the waves emitted by the converter elements 1, 2, 3 and 4 in a first transmission / reception period overlap in phase in a focussing point F1.
  • focusing can be achieved by delaying the electrical output signals of the transducer elements in such a way that time differences between the ultrasound signals emanating from a focusing point F1 and received by various transducer elements are compensated for.
  • the depth of the focusing point that is to say the vertical distance of the focusing point F1 from the linear arrangement of transducer elements, can be varied continuously if the delay times coincide with the echo during the reception. In this way one obtains a "dynamic focusing", i. H. a focus point that spans the entire examined depth range.
  • the aperture is switched on by one transducer element, so that elements 2 to 5 are activated while element 1 is no longer activated.
  • elements 2 to 5 are now controlled with the delays with which elements 1 to 4 were controlled in the previous transmission / reception period, so that there is a new focusing point shifted to the right by one converter element results.
  • FIG. 2 shows a transceiver for ultrasonic waves, in which the switching matrix according to the invention is used.
  • a number n of transducer elements 1, 2, 3,..., N arranged in a row is connected to a selection circuit 20, which connects the respectively activated transducer elements to output lines L1,..., L24 in different transmission / reception periods.
  • the selection circuit 20 contains a number n, corresponding to the total number of converter elements, of selection switches each connected to a converter element.
  • 128 transducer elements are provided, of which 24 transducer elements lying next to one another are activated simultaneously in a transmission / reception period. Accordingly, in this example 24 output lines L1, ..., L24 are connected to the selection circuit.
  • a transmit / receive switch 22 makes it possible either to supply transmit pulses from a transmit branch 24, 26, 28, 30 to the transducer elements or to feed the output signals of the transducer elements derived from received echo signals to a receive branch for further signal processing.
  • the receiving branch comprises the following assemblies:
  • a circuit 32 connected to the transmitting / receiving switch 22 serves for preamplification and for time-dependent amplification of the echo signals depending on the elapsed time after an ultrasound pulse has been emitted Time.
  • the signals amplified in this way are then fed to the switching matrix 34 and switched by the latter to a number of outputs corresponding to the number of input lines.
  • the 24 output lines R1,..., R24 are connected to one another in pairs, specifically the first line R1 is connected to the last line R24, the second line R2 to the penultimate R23, etc.
  • Delay elements V1, V2, ..., V12 are connected to the resulting twelve outputs, the delay times of which are matched to one another in order to achieve electronic focusing. In order to enable dynamic focusing, the delay times of the individual delay elements can also be adjusted continuously or in small steps by a control device (not shown).
  • the delay elements V1, ..., V12 are connected to a summing circuit 40 for deriving a sum signal corresponding to the sum of the delayed signals.
  • the sum signal is then further processed in a circuit 42 and converted into a digital signal, which is processed in further circuits, so that a pictorial representation of the examined object, for example the inside of a patient's body, can finally be generated from the received echo signals.
  • the transmission branch already mentioned comprises a pulse generator 28, which is excited by a transmission controller 30 at prescribed times to emit transmission pulses.
  • the transmit pulses are supplied to delay circuits 26 in which they are delayed in the manner prescribed for generating a focus point.
  • the delayed transmission signals are then fed to a switching matrix 24, which in each case establishes connections between its inputs and its outputs, so that the converter elements of a respectively activated converter element group are activated with the required delay.
  • the switching matrix 24 in the transmitting branch has essentially the same structure as the switching matrix 34 in the receiving branch.
  • FIGS. 3a to 3e explain the group-wise switching of the aperture elements and the connections established in each case by the switching matrix 34 for an aperture with four transducer elements on the basis of five successive steps.
  • the converter elements 1, 2, 3 and 4 are each connected to one of four channels K1, K2, K3, K4.
  • the connections between the converter elements and the channels K1 to K4 are each established by the selection circuit 20, which has been omitted here for the sake of clarity.
  • the switching matrix 34 contains sixteen switches T11, T12, ..., T44, which are connected to one another on the output side in accordance with a diagram explained below, and four control lines (not shown) connected to the control inputs of the switches, which are connected to a control circuit for actuating the switches are.
  • the switches are arranged in four switch groups of four switches each, the switch groups being connected to a different channel on the input side.
  • those switches of the switching matrix which each have the same numbering in different switch groups are connected to one another on the output side and each form a common output line.
  • the switches T11, T21, T31 and T41 that occur first in the switch groups are connected to one another and form a common output line R1.
  • the switches occurring at the second, third and fourth positions are connected to one another and each form output lines R2, R3 and R4.
  • the numbering of the switches in a switch group could also run from right to left. It is only important that the same numbering is selected for each switch group.
  • the output lines R1 and R4 and the output lines R2 and R3 are each connected to one another and the connected lines are each connected to delay elements V1 and V2.
  • the delay times for the transducer elements 1 and 4 and for the transducer elements 2 and 3 are in each case of the same size, so that there is a focal point lying on the perpendicular to the transducer element group.
  • the described connections of the outputs of the switching matrix with the delay elements also apply to the steps according to FIGS. 3b to 3e, but are not shown for the sake of clarity.
  • the switching matrix according to the invention has a number m of switch groups corresponding to this number, each with the same number m of switches.
  • Each of the m switch groups is connected via a channel via the selection circuit to one of the respectively activated m converter elements.
  • the m switches of different switch groups, each with the same numbering, are connected to one another on the output side and each form one of m output lines, which in turn are connected to corresponding delay elements.
  • the selection circuit connects the converter element 5 to the channel K1 instead of the element 1, while the other connections are retained.
  • the corresponding focusing point moves to the right by one transducer element.
  • the group of activated transducer elements is shifted to the right by one element in each case by establishing a connection between the transducer element to be newly activated and that channel which in the previous step has the leftmost transducer element was connected.
  • This type of switching has the advantage, among other things, that with each new step there is only one existing connection between a transducer element and a channel disconnected and only a single new connection has to be established.
  • FIG. 4 shows the switching matrix according to FIGS. 3a to 3e as a square matrix with the associated control lines and with a control circuit 50.
  • the four switch groups connected to one of the input channels K1, K2, K3, K4 are arranged in columns.
  • the switches of the same numbering within the individual switch groups form the rows of the matrix, which are each connected to one of the four output lines R1, R2, R3, R4.
  • Each of the four control lines L1, L2, L3, L4 is connected to the control inputs of four switches, switches from each row and from each column being assigned to one control line.
  • the control line L1 is connected to the control inputs of the four switches T11, T22, T33, T44 arranged in the main diagonal of the switching matrix
  • the control line L2 is connected to the control inputs of the three switches T21, T32, T43 arranged in the first secondary diagonal and to the control input the switch T14 of the last secondary diagonal below the main diagonal
  • the control line L3 is connected to the control inputs of the two switches T31 and T42 of the second secondary diagonal above the main diagonal and to the control inputs of the two switches T13 and T24 of the penultimate diagonal below the main diagonal
  • the control line L4 is connected to the control input of the switch T41 of the third secondary diagonal above and to the control inputs of the three switches T12, T23, T34 of the third last diagonal below the main diagonal.
  • the control circuit 50 successively emits a control signal at a new step on the control lines L1, L2, L3 and L4 and then again at L1, which causes the switches connected to the respective control line to be closed while the other switches are open . This results in the switch states shown in FIGS. 3a to 3e.
  • the switching matrix according to the invention has a number of m 2 switches, the m input channels K1, K2, ..., Km each having the inputs of the switches in one column and the m output lines R1, R2, .. ., Rm are each connected to the outputs of the switches on one line.
  • the control input of each switch is connected to one of m control lines L1, L2, L3, ..., Lm in such a way that for each column all switches in this column are connected to a different control line and that for each line all switches in this line are connected to one each other control line are connected. This can be achieved, for example, as in the switching matrix according to FIG.
  • the switches are geometrically arranged in rows and columns.
  • the only important thing is the type of electrical connections between the switches and the control lines.
  • An arrangement in rows and columns allows a simple circuit structure and enables a clear description of the large number of electrical connections in the switching matrix according to the invention.
  • the control circuit 50 for an aperture of m transducer elements is explained below with reference to FIG. 5.
  • the control circuit essentially contains a number of cascaded flip-flops F1, F2,... Fm corresponding to the number of converter elements in a group, the clock inputs CLK of which receive a clock signal on a line CLOCK and the reset inputs RST of which receive a reset signal on a line RESET.
  • the inverted output of the first flip-flop F1 is connected to the D input of the second flip-flop F2 and to the control line L1.
  • the non-inverted output of the second flip-flop F2 is connected to the D input of the third flip-flop F3 and to the control line L2.
  • the non-inverted output of each following flip-flop is connected to the D input of the following flip-flop and to a control line.
  • the inverted output of the last flip-flop Fm is connected to the D input of the first flip-flop F1 and the non-inverted output is connected to the control line Lm.
  • control circuit can thus be easily expanded for larger apertures by adding a further flip-flop for each additional aperture element.
  • the control signals on the control lines L1, L2, L3, L4, ... are generated as follows: Zu Next, all flip-flops are reset so that a signal with the logic state "0" (low level) is present at the non-inverted output (Q) of each flip-flop. As a result, a signal with the logic state "1" (high level) is emitted at the inverted output (Q) of the flip-flop F1 and thus on the control line L1, which causes the switches associated with this control line to be closed while all the other switches are closed . At the next clock pulse, the first flip-flop F1 receives a signal with the state "1" because it is fed by the inverted output of the last flip-flop Fm.
  • a signal with the state "0" then appears at the inverted output of the first flip-flop F1, a signal with the state “1” at the non-inverted output of the second flip-flop F2 and a signal with the signal at the non-inverted outputs of the other flip-flops State “0".
  • a signal with the state "1” is fed to the next flip-flop in the row, so that a signal with the state "1” is present on different control lines in different clock cycles. If the last flip-flop Fm in the row has received a signal with the state "1", in the next step the first flip-flop F1 is again supplied with a signal with the state "1" so that the above process begins again.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltmatrix für ein Sende-/Empfangsgerät für Ultraschallwellen zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen den elektroakustischen Wandlerelementen einer jeweils aktivierten Gruppe innerhalb einer Anordnung von Wandlerelementen und Verzögerungsgliedern zum Verzögern der aus empfangenen Ultraschallsignalen abgeleiteten Ausgangssignale der Wandlerelemente oder der den Wandlerelementen zum Erregen von Ultraschallschwingungen zugeführten Oszillatorsignale.
  • Eine derartige Schaltmatrix wird vorzugsweise in solchen Sende-/Empfangsgeräten verwendet, in denen durch entsprechende elektronische Ansteuerung der in einer Reihe angeordneten Wandlerelemente ein Fokussierungspunkt erzeugt werden kann. Die einzelnen Wandlerelemente werden dabei beim Senden bzw. beim Empfangen über unterschiedlich eingestellte Verzögerungsglieder so angesteuert, daß die unterschiedlichen Entfernungen der Wandlerelemente zum Fokussierungspunkt kompensiert werden. Beim Senden überlagern sich somit die Ultraschallwellen phasengleich im Fokussierungspunkt, während sie sich im übrigen Schallfeld im wesentlichen auslöschen. Um einen möglichst großen Bereich, beispielsweise im Körper eines Patienten, abtasten zu können und um die seitliche Auflösung zu verbessern, werden während unterschiedlicher Sende-/Empfangsperioden jeweils unterschiedliche Gruppen nebeneinanderliegender Wandlerelemente aktiviert, und die Elemente werden jeweils so angesteuert, daß sich für jede Gruppe ein gesonderter Fokussierungspunkt ergibt. Wenn die Gruppe aktivierter Wandlerelemente fortlaufend um jeweils ein Wandlerelement verschoben wird, wandert der Fokussierungspunkt längs einer zu den Wandlerelementen parallelen Linie.
  • Um beim Verschieben der Wandlerelementegruppe die einzelnen Wandlerelemente jeweils mit der zum Erzeugen eines Fokussierungspunktes notwendigen Verzögerung ansteuern zu können, müssen nach jedem Verschieben die jeweiligen Verbindungen zwischen Wandlerelementen und Verzögerungsgliedern geändert werden. Zum Herstellen der jeweils vorgeschriebenen Verbindungen zwischen Wandlerelementen und Verzögerungsgliedern ist eine Vielzahl von Schaltern erforderlich, die üblicherweise in einer Schaltmatrix angeordnet sind.
  • Eine Schaltmatrix der genannten Art ist bekannt aus DE-PS 2 424 582. Die bekannte Schaltmatrix wird in einem Sende-/Empfangsgerät für Ultraschallwellen verwendet, bei welchem jeweils sechs Wandlerelemente gleichzeitig aktiviert sind. Die Verzögerungszeiten für das erste und das sechste Wandlerelement einer Gruppe, für das zweite und das fünfte Element sowie für das dritte und das vierte Element sind jeweils gleich groß, so daß der sich ergebende Fokussierungspunkt auf der Mittelsenkrechten zu der jeweils aktivierten Wandlerelementegruppe liegt.
  • Mit der Wandlerelementeanordnung ist eine Auswahlschaltung verbunden, die eingangsseitig eine Vielzahl von jeweils mit einem Wandlerelement verbundenen Auswahlschaltern und ausgangsseitig sechs mit der Schaltmatrix verbundene Ausgangsleitungen aufweist. Beim Verschieben der Wandlerelementegruppe um ein Wandlerelement wird jeweils der mit dem ersten Wandlerelement der im vorhergehenden Schritt aktivierten Gruppe verbundene Auswahlschalter geöffnet und der dem letzten Wandlerelement der neu zu aktivierenden Gruppe zugeordnete Auswahlschalter geschlossen. Auf diese Weise müssen beim Weiterschalten der Wandlerelementegruppe jeweils nur zwei Auswahlschalter betätigt werden. Die von den Wandlerelementen empfangenen Echosignale werden auf den sechs Ausgangsleitungen zu der Schaltmatrix übertragen, welche die Ausgangsleitungen jeweils mit den für eine Fokussierung erforderlichen Verzögerungsgliedern verbindet. Infolge der geschilderten Art der Weiterschaltung der Wandlerelementegruppe muß die Zuordnung der Ausgangsleitungen der Auswahlschaltung zu den verschiedenen Verzögerungsgliedern von Schritt zu Schritt geändert werden.
  • Zu diesem Zweck weist die bekannte Schaltmatrix 18 Schalter auf, von denen jeweils drei eingangsseitig mit jeweils einer der sechs Ausgangsleitungen der Auswahlschaltung und jeweils sechs ausgangsseitig mit jeweils einer von drei verschiedenen Verzögerungsgliedern verbunden sind. Die Steuerschaltung zum Betätigen der einzelnen Schalter weist eine Vielzahl von Logikschaltungen, wie etwa NAND-Gatter, und eine große Anzahl weiterer elektronischer Bauelemente, beispielsweise Transistoren, auf, so daß sich insgesamt ein hoher Schaltungsaufwand ergibt. Der Schaltungsaufwand würde zudem noch stark ansteigen, wenn zum Erreichen einer höheren Auflösung die Anzahl der Wandlerelemente einer Gruppe vergrößert würde.
  • Eine Schaltmatrix gemäß den Merkmalen a) bis e) von Patentanspruch 1 ist bekannt aus US-A 3 846 745. Die bekannte Schaltmatrix weist eine Steuerschaltung zum
  • Aktivieren der Schalter auf, welche einen 1-aus-16-Dekodierer sowie mehrere Modulo-16-Zähler enthält.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltmatrix der genannten Art zu schaffen, deren Steuerschaltung einfacher aufgebaut ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.
  • Demnach ist die Steuerschaltung in einfacher Weise als Schieberegister aufgebaut und benötigt insbesondere keine Logikgatter oder andere elektronische Bauelemente für die Verknüpfung von Steuersignalen. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltmatrix besteht in ihrer einfachen Struktur, die ein problemloses Übertragen des Prinzips auf jede beliebige Anzahl m von Wandlerelementen einer Gruppe ermöglicht. Aufgrund ihrer übersichtlichen symmetrischen Struktur läßt sich die Schaltmatrix besonders einfach als integrierte Schaltung auf einem Halbleiterchip anordnen.
  • Gemäß Anspruch 2 können die Schalter in Zeilen und Spalten als quadratische Matrix angeordnet werden, so daß sich eine kompakte und platzsparende Schaltmatrix ergibt.
  • Gemäß Anspruch 3 kann die Anzahl der Ausgangsleitungen der Schaltmatrix um die Hälfte reduziert werden, wenn der Fokussierungspunkt auf der Mittelsenkrechten der jeweils aktivierten Wandlerelementegruppe liegt.
  • Gemäß Anspruch 4 kann die Steuerschaltung an eine beliebige Anzahl von Wandlerelementen einer Gruppe angepaßt werden, indem für jedes zusätzliche Wandlerelement ein zusätzliches Flipflop hinzugefügt wird.
  • Gemäß Anspruch 6 kann die Schaltmatrix nicht nur bei der Verarbeitung empfangener Ultraschallimpulse, sondern auch beim Aussenden von Impulsen zum Erzeugen eines fokussierten Ausgangsstrahles verwendet werden. Dazu ist die Schaltmatrix mit umgekehrter Signalübertragungsrichtung derart zu betreiben, daß auf den Ausgangsleitungen verzögerte Oszillatorsignale zum Erregen der Wandlerelemente anliegen. Gegebenenfalls ist dabei gegenüber dem Empfangsbetrieb die Reihenfolge umzukehren, in der die verschiedenen Steuersignale an die Steuerleitungen angelegt werden.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1: eine schematische Darstellung einer linearen Anordnung von Ultraschallwandlerelementen und damit verbundenen Verzögerungsgliedern zum Erläutern des Prinzips der elektronischen Fokussierung,
    • Figur 2: ein Blockschaltbild eines Sende-/Empfangsgerätes für Ultraschallwellen, in welchem die erfindungsgemäße Schaltmatrix eingesetzt ist,
    • Figuren 3a bis 3e: schematisch die durch die erfindungsgemäße Schaltmatrix in fünf aufeinanderfolgenden Schritten jeweils hergestellten Verbindungen zwischen Wandlerelementen und Verzögerungsgliedern für eine Gruppe von vier gleichzeitig aktivierten Wandlerelementen,
    • Figur 4: ein Schaltungsdiagramm der Schaltmatrix gemäß den Figuren 3a bis 3e einschließlich der Steuerleitungen und der Steuerschaltung, und
    • Figur 5: eine Steuerschaltung für die erfindungsgemäße Schaltmatrix.
  • In Figur 1 wird das Prinzip der elektronischen Fokussierung am Beispiel einer Gruppe von vier jeweils gleichzeitig aktivierten Wandlerelementen erläutert. Die Gruppe gleichzeitig aktivierter Wandlerelemente wird im folgenden als Apertur bezeichnet. Es versteht sich, daß die Apertur aus einer beliebigen Anzahl von Wandlerelementen bestehen kann, wobei die seitliche Auflösung des gewonnenen Ultraschallbildes umso größer ist, je größer die Anzahl der Wandlerelemente der Apertur ist.
  • Die in einer Reihe angeordneten Wandlerelement 1,2,3,4,5, ...,n gemäß Figur 1 werden von Anregungssignalen auf den jeweils mit den Wandlerelementen verbundenen Leitungen A1, A2, A3 und A4 zum Aussenden von Ultraschallimpulsen angeregt. Die Anregungssignale sind mittels Verzögerungsschaltungen 11, 12, 13 und 14 derart zueinander verzögert, daß die von den Wandlerelementen 1,2,3 und 4 in einer ersten Sende-/Empfangsperiode ausgesandten Wellen sich in einem Fokussierungspunkt F1 gleichphasig überlagern. Ebenso kann auch beim Empfangen der von einem Testobjekt reflektierten Ultraschallsignale eine Fokussierung erreicht werden, indem die elektrischen Ausgangssignale der Wandlerelemente jeweils so verzögert werden, daß Laufzeitdifferenzen der von einem Fokussierungspunkt F1 ausgehenden und von verschiedenen Wandlerelementen empfangenen Ultraschallsignale kompensiert werden. Beim Empfang der reflektierten Ultraschallsignale kann die Tiefe des Fokussierungspunktes, also der senkrechte Abstand des Fokussierungspunktes F1 von der linearen Anordnung von Wandlerelementen kontinuierlich variiert werden, wenn während des Empfanges die Verzögerungszeiten mit dem Echo mitlaufen. Auf diese Weise erhält man eine "dynamische Fokussierung", d. h. einen den gesamten untersuchten Tiefenbereich überstreichenden Fokussierungspunkt.
  • In der folgenden Sende-/Empfangsperiode wird die Apertur um ein Wandlerelement weitergeschaltet, so daß die Elemente 2 bis 5 aktiviert werden, während das Element 1 nicht mehr aktiviert ist. Bei dieser neuen Einstellung (nicht dargestellt) werden nun die Elemente 2 bis 5 jeweils mit den Verzögerungen angesteuert, mit denen in der vorhergehenden Sende-/Empfangsperiode die Elemente 1 bis 4 angesteuert wurden, so daß sich ein um ein Wandlerelement nach rechts verschobener neuer Fokussierungspunkt ergibt.
  • In Figur 2 ist ein Sende-/Empfangsgerät für Ultraschallwellen dargestellt, in welchem die erfindungsgemäße Schaltmatrix verwendet wird. Eine Anzahl n in einer Reihe angeordneter Wandlerelement 1,2,3, .., n ist mit einer Auswahlschaltung 20 verbunden, die in verschiedenen Sende-/Empfangsperioden die jeweils aktivierten Wandlerelemente mit Ausgangsleitungen L1, ... , L24 verbindet. Die Auswahlschaltung 20 enthält eine der Gesamtzahl von Wandlerelementen entsprechende Zahl n von jeweils mit einem Wandlerelement verbundenen Auswahlschaltern. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind 128 Wandlerelemente vorgesehen, von denen in einer Sende-/Empfangsperiode jeweils 24 nebeneinanderliegende Wandlerelemente gleichzeitig aktiviert werden. Entsprechend sind bei diesem Beispiel 24 Ausgangsleitungen L1, ... , L24 mit der Auswahlschaltung verbunden. Eine Sende-/Empfangsweiche 22 ermöglicht es, wahlweise entweder Sendeimpulse aus einem Sendezweig 24,26,28,30 den Wandlerelementen zuzuführen oder die aus empfangenen Echosignalen abgeleiteten Ausgangssignale der Wandlerelemente einem Empfangszweig zur weiteren Signalverarbeitung zuzuführen.
  • Der Empfangszweig umfaßt folgende Baugruppen: Eine mit der Sende-/Empfangsweiche 22 verbundene Schaltung 32 dient zum Vorverstärken und zur zeitabhängigen Verstärkung der Echosignale in Abhängigkeit von der jeweils nach dem Aussenden eines Ultraschallimpulses verstrichenen Zeit. Durch die kontinuierliche Anpassung des Verstärkungsfaktors wird der Dynamikbereich der empfangenen Signale verringert und damit die weitere Signalverarbeitung vereinfacht. Die derart verstärkten Signale werden dann der Schaltmatrix 34 zugeführt und von dieser auf eine der Anzahl von Eingangsleitungen entsprechende Zahl von Ausgängen geschaltet. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die 24 Ausgangsleitungen R1, ..., R24 paarweise miteinander verbunden, und zwar ist die erste Leitung R1 mit der letzten Leitung R24, die zweite-Leitung R2 mit der vorletzten R23, usw., verbunden.
  • Mit den sich so ergebenden zwölf Ausgängen sind jeweils Verzögerungsglieder V1, V2, ... , V12 verbunden, deren Verzögerungszeiten zum Erreichen einer elektronischen Fokussierung entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Zum Ermöglichen einer dynamischen Fokussierung können die Verzögerungszeiten der einzelnen Verzögerungsglieder außerdem noch durch eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) kontinuierlich oder in kleinen Schritten verstellt werden. Die Verzögerungsglieder V1, ..., V12 sind mit einer Summierschaltung 40 zum Ableiten eines der Summe der verzögerten Signale entsprechenden Summensignales verbunden. Das Summensignal wird anschließend in einer Schaltung 42 weiterverarbeitet und in ein Digitalsignal umgewandelt, welches in weiteren Schaltungen aufbereitet wird, so daß schließlich aus den empfangenen Echosignalen eine bildliche Darstellung des untersuchten Objektes, beispielsweise des Körperinneren eines Patienten, erzeugt werden kann.
  • Der bereits erwähnte Sendezweig umfaßt einen Pulsgenerator 28, der von einer Sendesteuerung 30 zu vorgeschriebenen Zeitpunkten zur Abgabe von Sendeimpulsen angeregt wird. Die Sendeimpulse werden Verzögerungsschaltungen 26 zugeführt, in welchen sie in der zum Erzeugen eines Fokussierungspunktes vorgeschriebenen Weise verzögert werden. Die verzögerten Sendesignale werden anschließend einer Schaltmatrix 24 zugeführt, welche jeweils Verbindungen herstellt zwischen ihren Eingängen und ihren Ausgängen, so daß die Wandlerelemente einer jeweils aktivierten Wandlerelementegruppe mit der erforderlichen Verzögerung angesteuert werden. Die Schaltmatrix 24 im Sendezweig hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Schaltmatrix 34 im Empfangszweig.
  • In den Figuren 3a bis 3e sind das gruppenweise Weiterschalten der Aperturelemente und die jeweils durch die Schaltmatrix 34 hergestellten Verbindungen für eine Apertur mit vier Wandlerelementen anhand von fünf aufeinanderfolgenden Schritten erläutert. In dem ersten Schritt gemäß Figur 3a sind die Wandlerelemente 1,2,3 und 4 jeweils mit einem von vier Kanälen K1,K2,K3,K4 verbunden. Die Verbindungen zwischen den Wandlerelementen und den Kanälen K1 bis K4 werden jeweils durch die Auswahlschaltung 20 hergestellt, die der Übersichtlichkeit halber hier weggelassen wurde. Die Schaltmatrix 34 enthält sechzehn Schalter T11, T12, ..., T44, die ausgangsseitig entsprechend einem nachfolgend erläuterten Schema miteinander verbunden sind, sowie vier mit den Steuereingängen der Schalter verbundene Steuerleitungen (nicht dargestellt), die mit einer Steuerschaltung zum Betätigen der Schalter verbunden sind. Die Schalter sind in vier Schaltergruppen zu je vier Schaltern angeordnet, wobei die Schaltergruppen eingangsseitig jeweils mit einem anderen Kanal verbunden sind.
  • Gemäß Figur 3a sind diejenigen Schalter der Schaltmatrix, die jeweils gleiche Numerierung in verschiedenen Schaltergruppen haben, ausgangsseitig miteinander verbunden und bilden jeweils eine gemeinsame Ausgangsleitung. So sind die jeweils an erster Stelle in den Schaltergruppen auftretenden Schalter T11, T21, T31 und T41 miteinander verbunden und bilden eine gemeinsame Ausgangsleitung R1. Entsprechend sind die an zweiter, dritter bzw. vierter Stelle auftretenden Schalter miteinander verbunden und bilden jeweils Ausgangsleitungen R2, R3 bzw. R4. Die Numerierung der Schalter in einer Schaltergruppe könnte ebenso von rechts nach links verlaufen. Wesentlich ist nur, daß für jede Schaltergruppe die gleiche Numerierung gewählt wird.
  • Die Ausgangsleitungen R1 und R4 sowie die Ausgangsleitungen R2 und R3 sind jeweils miteinander verbunden und die verbundenen Leitungen sind jeweils mit Verzögerungsgliedern V1 bzw. V2 verbunden. Dadurch sind die Verzögerungszeiten für die Wandlerelemente 1 und 4 sowie für die Wandlerelemente 2 und 3 jeweils gleich groß, so daß sich ein auf der Mittelsenkrechten zu der Wandlerelementegruppe liegender Fokussierungspunkt ergibt. Die beschriebenen Verbindungen der Ausgänge der Schaltmatrix mit den Verzögerungsgliedern gelten auch für die Schritte gemäß Figuren 3b bis 3e, sind jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
  • Für Aperturen mit einer anderen Anzahl m von Wandlerelementen weist die erfindungsgemäße Schaltmatrix eine dieser Anzahl entsprechende Zahl m von Schaltergruppen mit jeweils derselben Anzahl m von Schaltern auf. Jede der m Schaltergruppen ist über jeweils einen Kanal über die Auswahlschaltung mit einem der jeweils aktivierten m Wandlerelemente verbunden. Die m Schalter verschiedener Schaltergruppen mit jeweils gleicher Numerierung sind ausgangsseitig miteinander verbunden und bilden jeweils eine von m Ausgangsleitungen, die wiederum mit entsprechenden Verzögerungsgliedern verbunden sind.
  • Im nächsten Schritt gemäß Figur 3b wird durch die Auswahlschaltung das Wandlerelement 5 anstelle des Elementes 1 mit dem Kanal K1 verbunden, während die anderen Verbindungen beibehalten werden. Dadurch wandert der entsprechende Fokussierungspunkt um ein Wandlerelement nach rechts. In den folgenden Schritten gemäß Figuren 3c bis 3e wird die Gruppe aktivierter Wandlerelemente um jeweils ein Element nach rechts verschoben, indem jeweils eine Verbindung hergestellt wird zwischen dem neu zu aktivierenden Wandlerelement und demjenigen Kanal, der in dem vorhergehenden Schritt mit dem am weitesten links liegenden Wandlerelement verbunden war. Diese Art des Weiterschaltens hat unter anderem den Vorteil, daß bei jedem neuen Schritt immer nur eine einzige schon bestehende Verbindung zwischen einem Wandlerelement und einem Kanal aufgetrennt und nur eine einzige neue Verbindung hergestellt werden muß.
  • Wie in den Figuren 3a bis 3e dargestellt, ist bei jedem Schritt jeweils nur ein Schalter einer Schaltergruppe geschlossen und bei dem jeweils folgenden Schritt ist der zu diesem Schalter auf der linken Seite benachbarte Schalter geschlossen, so daß nach vier Schritten (Figur 3e) die ursprünglichen Schalterstettungen (Figur 3a) wieder erreicht sind. Das Öffnen und Schließen der Schalter läßt sich veranschaulichen als Wandern des jeweils geschlossenen Schalters entlang einer Schaltergruppe, wobei auf das Schließen des letzten Schalters einer Schaltergruppe im nächsten Schritt das Schließen des ersten Schalters dieser Gruppe folgt. Die Steuereingänge der bei einem bestimmten Schritt jeweils geschlossenen Schalter sind durch jeweils eine Steuerleitung (nicht dargestellt) miteinander verbunden, so daß diese Schalter durch Abgeben eines einzigen Steuersignales auf dieser Steuerleitung gemeinsam betätigt werden können.
  • In Figur 4 ist die Schaltmatrix gemäß den Figuren 3a bis 3e als quadratische Matrix mit den zugehörigen Steuerleitungen und mit einer Steuerschaltung 50 dargestellt. Die vier mit jeweils einem der Eingangskanäle K1,K2,K3,K4 verbundenen Schaltergruppen sind in Spalten angeordnet. Die Schalter gleicher Numerierung innerhalb der einzelnen Schaltergruppen bilden die Zeilen der Matrix, die mit jeweils einer der vier Ausgangsleitungen Rl,R2, R3,R4 verbunden sind. Jede der vier Steuerleitungen L1,L2,L3,L4 ist mit den Steuereingängen von vier Schaltern verbunden, wobei jeweils einer Steuerleitung Schalter aus jeder Zeile und aus jeder Spalte zugeordnet sind. Die Steuerleitung L1 ist verbunden mit den Steuereingängen der vier in der Hauptdiagonalen der Schaltmatrix angeordneten Schalter T11, T22, T33, T44 , die Steuerleitung L2 ist verbunden mit den Steuereingängen der drei in der ersten Nebendiagonalen angeordneten Schalter T21 ,T32,T43 und mit dem Steuereingang des Schalters T14 der letzten Nebendiagonale unterhalb der Hauptdiagonalen, die Steuerleitung L3 ist verbunden mit den Steuereingängen der beiden Schalter T31 und T42 der zweiten Nebendiagonale oberhalb der Hauptdiagonalen und mit den Steuereingängen der beiden Schalter T13 und T24 der vorletzten Nebendiagonalen unterhalb der Hauptdiagonalen und die Steuerleitung L4 ist verbunden mit dem Steuereingang des Schalters T41 der dritten Nebendiagonale oberhalb und mit den Steuereingängen der drei Schalter T12,T23, T34 der drittletzten Nebendiagonale unterhalb der Hauptdiagonalen.
  • Die Steuerschaltung 50 gibt nacheinander jeweils bei einem neuen Schritt auf den Steuerleitungen L1,L2,L3 und L4 und anschließend wieder auf L1 jeweils ein Steuersignal ab, welches bewirkt, daß die mit der jeweiligen Steuerleitung verbundenen Schalter geschlossen werden, während die übrigen Schalter geöffnet sind. Dadurch ergeben sich jeweils die in den Figuren 3a bis 3e dargestellten Schalterzustände.
  • Bei einer beliebigen Anzahl m von Aperturelementen weist die erfindungsgemäße Schaltmatrix eine Anzahl von m2 Schaltern auf, wobei die m Eingangskanäle K1, K2, ..., Km jeweils mit den Eingängen der Schalter einer Spalte und die m Ausgangsleitungen R1, R2, ... , Rm jeweils mit den Ausgängen der Schalter einer Zeile verbunden sind. Der Steuereingang jedes Schalters ist mit einer von m Steuerleitungen L1, L2, L3, ..., Lm derart verbunden, daß für jede Spalte sämtliche Schalter dieser Spalte mit einer jeweils anderen Steuerleitung verbunden sind und daß für jede Zeile sämtliche Schalter dieser Zeile mit einer jeweils anderen Steuerleitung verbunden sind. Dies kann beispielsweise wie in der Schaltmatrix gemäß Figur 4 dadurch erreicht werden, daß jeweils die Schalter zweier Diagonalen, die eine Gesamtzahl von m Schaltern aufweisen, mit jeweils einer Steuerleitung verbunden sind, d.h. die Steuereingänge der Schalter der Hauptdiagonalen sind mit einer Steuerleitung L1 verbunden, die Steuereingänge der Schalter der ersten Nebendiagonalen oberhalb und der letzten Nebendiagonalen unterhalb der Hauptdiagonalen sind mit einer zweiten Steuerleitung L2 verbunden, usw. In diesem Fall werden die vorgeschriebenen Verbindungen zwischen Eingangskanälen und Ausgängen hergestellt, indem nacheinander auf den Steuerleitungen L1,L2, ...,Lm jeweils ein Steuersignal abgegeben wird.
  • Es ist kein notwendiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Schalter geometrisch in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Wesentlich ist ausschließlich die Art der elektrischen Verbindungen der Schalter untereinander und mit den Steuerleitungen. Eine Anordnung in Zeilen und Spalten erlaubt einen einfachen Schaltungsaufbau und ermöglicht eine übersichtliche Beschreibung der Vielzahl von elektrischen Verbindungen bei der erfindungsgemäßen Schaltmatrix.
  • Anhand von Figur 5 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 50 für eine Apertur von m Wandlerelementen erläutert. Die Steuerschaltung enthält im wesentlichen eine der Anzahl von Wandlerelementen einer Gruppe entsprechende Zahl hintereinandergeschalteter Flipflops F1, F2, ..., Fm , deren Takteingänge CLK auf einer Leitung CLOCK ein Taktsignal und deren Rücksetzeingänge RST auf einer Leitung RESET ein Rücksetzsignal erhalten. Der invertierte Ausgang des ersten Flipflops F1 ist mit dem D-Eingang des zweiten Flipflops F2 und mit der Steuerleitung L1 verbunden. Der nicht-invertierte Ausgang des zweiten Flipflops F2 ist mit dem D-Eingang des dritten Flipflops F3 und mit der Steuerleitung L2 verbunden. Entsprechend ist jeweils der nicht-invertierte Ausgang jedes folgenden Flipflops mit dem D-Eingang des jeweils folgenden Flipflops und mit einer Steuerleitung verbunden. Der invertierte Ausgang des letzten Flipflops Fm ist mit dem D-Eingang des ersten Flipflops F1 und der nicht-invertierte Ausgang ist mit der Steuerleitung Lm verbunden.
  • Somit kann die Steuerschaltung in einfacher Weise für größere Aperturen ausgebaut werden, indem jeweils ein weiteres Flipflop pro zusätzlichem Aperturelement angefügt wird.
  • Die Steuersignale auf den Steuerleitungen L1, L2, L3, L4, ... werden folgendermaßen erzeugt: Zunächst werden sämtliche Flipflops zurückgesetzt, so daß am nicht-invertierten Ausgang (Q) jedes Flipflops jeweils ein Signal mit dem logischen Zustand "0" (niedriger Pegel) anliegt. Infolgedessen wird am invertierten Ausgang (Q) des Flipflops F1 und damit auf der Steuerleitung L1 ein Signal mit dem logischen Zustand "1" (hoher Pegel) abgegeben, welches bewirkt, daß die dieser Steuerleitung zugeordneten Schalter geschlossen werden, während alle übrigen Schalter geschlossen sind. Beim nächsten Taktimpuls erhält das erste Flipflop F1 ein Signal mit dem Zustand "1", da es vom invertierten Ausgang des letzten Flipflops Fm gespeist wird. Am invertierten Ausgang des ersten Flipflops F1 erscheint daraufhin ein Signal mit dem Zustand "0", am nicht-invertierten Ausgang des zweiten Flipflops F2 ein Signal mit dem Zustand "1" und an den nicht-invertierten Ausgängen der übrigen Flipflops jeweils ein Signal mit dem Zustand "0". In den folgenden Taktzyklen wird ein Signal mit dem Zustand "1" jeweils dem nächsten Flipflop in der Reihe zugeführt, so daß in unterschliedlichen Taktzyklen auf jeweils einer anderen Steuerleitung ein Signal mit dem Zustand "1" anliegt. Wenn das letzte Flipflop Fm in der Reihe ein Signal mit dem Zustand "1" erhalten hat, wird im nächsten Schritt wieder dem ersten Flipflop F1 ein Signal mit dem Zustand "1" zugeführt, so daß der vorstehend Prozeß von neuem beginnt.

Claims (6)

1. Schaltmatrix für ein die folgenden Bestandteile aufweisendes Sende-/Empfangsgerät für Ultraschallwellen:
- eine Anordnung elektroakustischer Wandlerelemente (1,2,...,n), welche zum Aussenden und/oder zum Empfangen von Ultraschallimpulsen aktiviert werden können,
- Mittel zum derartigen Ansteuern der Wandlerelemente, daß nacheinander über die Anordnung fortlaufend je eine Gruppe von Wandlerelementen aktiviert werden kann,
- eine Anzahl von Verzögerungsgliedern (V1, V2) zum derartigen Verzögern der aus empfangenen Ultraschallsignalen abgeleiteten Ausgangssignale der Wandlerelemente, daß die Laufzeitdifferenzen zwischen den von einem gemeinsamen Fokussierungspunkt (F1) reflektierten und von verschiedenen Wandlerelementen der jeweils aktivierten Gruppe empfangenen Ultraschallsignale kompensiert werden,
mit folgenden Merkmalen:
a) die Schaltmatrix enthält eine Vielzahl von Schaltern (T11, T12, ..., T44) mit jeweils einem Eingang, einem Ausgang und einem Steuereingang zum Ändern des Schaltzustandes des Schalters,
b) jedes Wandlerelement der jeweils aktivierten Gruppe ist über je eine Eingangsleitung (K1; K2; K3; K4) mit je einer Schaltergruppe T11, T12, T13, T14; T21, T22, T23, T24; T31, T32, T33, T34; T41, T42, T43, T44) aus einer der Anzahl der Wandlerelemente einer Gruppe entsprechenden Anzahl (m) fortlaufend numerierter Schalter verbunden, wobei die Numerierung bei jeder Schaltergruppe wieder von neuem beginnt,
c) die Ausgänge von jeweils einer der Anzahl der Wandlerelemente einer Gruppe entsprechenden Anzahl (m) von Schaltern (T11, T21, T31, T41; T12, T22, T32, T42; T13, T23, T33, T43; T14, T24, T34, T44) gleicher Numerierung der verschiedenen Schaltergruppen sind miteinander jeweils zu einer gemeinsamen Ausgangsleitung (R1; R2; R3; R4) verbunden,
d) es ist eine der Anzahl der Wandlerelemente einer Gruppe entsprechende Anzahl (m) von Steuerleitungen (L1; L2; L3; L4) vorgesehen, von denen jede jeweils die Steuereingänge einer der Anzahl der Wandlerelemente einer Gruppe entsprechenden Anzahl (m) von Schaltern der verschiedenen Schaltergruppen mit jeweils anderer Numerierung miteinander verbindet, und
e) eine mit den Steuerleitungen (L1; L2; L3; L4) verbundene Steuerschaltung (50) gibt beim Aktivieren einer jeweils anderen Gruppe von Wandlerelementen jeweils auf einer anderen Steuerleitung ein Signal zum Ändern des Schaltzustandes der mit dieser Steuerleitung verbundenen Schalter ab, so daß die sich in ihrer Numerierung innerhalb der Gruppen von Wandlerelementen entsprechenden Wandlerelemente über die Schaltmatrix jeweils mit denselben Verzögerungsgliedern verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß
f) die Steuerschaltung (50) ein Schieberegister umfaßt, dessen Parallelausgänge mit jeweils einer Steuerleitung (L1; L2; L3; L4) verbunden sind.
2. Schaltmatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Schalter (T11, T12, ..., T44) in Zeilen und Spalten angeordnet sind,
- die Eingangsleitungen (K1; K2; K3; K4) jeweils mit den Eingängen der Schalter (T11, T12, T13, T14; usw.) einer Spalte verbunden sind,
- die Ausgangsleitungen (R1; R2; R3; R4) jeweils mit den Ausgängen der Schalter (T11, T21, T31, T41; usw.) einer Zeile verbunden sind, und
- die Steuerleitungen (L1; L2; L3; L4) jeweils derart mit den Steuereingängen der Schalter verbunden sind, daß einer Steuerleitung (L1; L2; L3; L4) jeweils Schalter (T11, T22, T33, T44; T14, T21, T32, T43; T13, T24, T31, T42; T12, T23, T34, T41) aus jeder Zeile und aus jeder Spalte zugeordnet sind.
3. Schaltmatrix nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Ausgangsleitungen (R1; R2; R3; R4) der Schaltmatrix paarweise miteinander verbunden sind (R1 mit R4; R2 mit R3) entsprechend der symmetrischen Lage des jeweiligen Fokussierungspunktes zu den jeweils aktivierten Wandlerelementen.
4. Schaltmatrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Steuerschaltung (50) eine der Anzahl der Wandlerelemente einer Gruppe entsprechende Anzahl (m) hintereinandergeschalteter Flipflops (F1; F2; ...; Fm) mit jeweils einem D-Eingang, einem nicht-invertierten Ausgang (Q) und einem invertierten Ausgang (Q) enthält,
- der invertierte Ausgang (Q) des ersten Flipflops (F1) mit der ersten Steuerleitung (L1) und mit dem D-Eingang des zweiten Flipflops (F2) verbunden ist,
- die nicht-invertierten Ausgänge (Q) der übrigen Flipflops (F2, ..., Fm) jeweils mit einer Steuerleitung (L2, ..., Lm) verbunden sind, und
- der invertierte Ausgang (Q) des letzten Flipflops (Fm) mit dem D-Eingang des ersten Flipflops (F1) verbunden ist.
5. Schaltmatrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (T11, T12, ..., T44) MOS-Feldeffekttransistoren umfassen mit jeweils einem Source-Eingang, einem Drain-Ausgang und einem mit einer der Steuerleitungen verbundenen Gate-Eingang.
6. Verwendung der Schaltmatrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche im Sendeteil eines Sende-/Empfangsgerätes für Ultraschallwellen für das derartige Durchschalten relativ zueinander verzögerter Oszillatorsignale zu den jeweiligen Wandlerelementen einer Wandlerelementegruppe, daß die von den Wandlerelementen ausgesandten Ultraschallwellen sich in einem gemeinsamen Fokussierungspunkt verstärken.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5092337A (en) * 1989-02-22 1992-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2772045B2 (ja) * 1989-07-06 1998-07-02 株式会社東芝 超音波診断装置
US5673698A (en) * 1994-04-21 1997-10-07 Hitachi Medical Corporation Multichannel ultrasonic diagnosis apparatus
JP3799724B2 (ja) * 1997-03-27 2006-07-19 株式会社デンソー 開口面アンテナ及びレーダ装置
US6128958A (en) * 1997-09-11 2000-10-10 The Regents Of The University Of Michigan Phased array system architecture
WO2003053043A1 (en) * 2000-12-14 2003-06-26 California Institute Of Technology Cmos imager for pointing and tracking applications
US7030356B2 (en) 2001-12-14 2006-04-18 California Institute Of Technology CMOS imager for pointing and tracking applications
US7443765B2 (en) * 2003-03-06 2008-10-28 General Electric Company Reconfigurable linear sensor arrays for reduced channel count
US7353056B2 (en) * 2003-03-06 2008-04-01 General Electric Company Optimized switching configurations for reconfigurable arrays of sensor elements
US20040190377A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-30 Lewandowski Robert Stephen Method and means for isolating elements of a sensor array
US7280435B2 (en) * 2003-03-06 2007-10-09 General Electric Company Switching circuitry for reconfigurable arrays of sensor elements
US10219815B2 (en) 2005-09-22 2019-03-05 The Regents Of The University Of Michigan Histotripsy for thrombolysis
US8057408B2 (en) 2005-09-22 2011-11-15 The Regents Of The University Of Michigan Pulsed cavitational ultrasound therapy
CA2770452C (en) 2009-08-17 2017-09-19 Histosonics, Inc. Disposable acoustic coupling medium container
WO2011028609A2 (en) 2009-08-26 2011-03-10 The Regents Of The University Of Michigan Devices and methods for using controlled bubble cloud cavitation in fractionating urinary stones
JP5863654B2 (ja) 2009-08-26 2016-02-16 リージェンツ オブ ザ ユニバーシティー オブ ミシガン 治療および画像処理超音波変換器用のマイクロマニピュレータ制御アーム
US8523774B2 (en) * 2009-09-04 2013-09-03 University Of Southern California Fresnel-based beamforming for ultrasonic arrays
US8539813B2 (en) 2009-09-22 2013-09-24 The Regents Of The University Of Michigan Gel phantoms for testing cavitational ultrasound (histotripsy) transducers
US8891334B2 (en) * 2011-03-04 2014-11-18 Georgia Tech Research Corporation Compact, energy-efficient ultrasound imaging probes using CMUT arrays with integrated electronics
US9144694B2 (en) 2011-08-10 2015-09-29 The Regents Of The University Of Michigan Lesion generation through bone using histotripsy therapy without aberration correction
US9049783B2 (en) 2012-04-13 2015-06-02 Histosonics, Inc. Systems and methods for obtaining large creepage isolation on printed circuit boards
WO2013166019A1 (en) 2012-04-30 2013-11-07 The Regents Of The University Of Michigan Ultrasound transducer manufacturing using rapid-prototyping method
WO2014055906A1 (en) 2012-10-05 2014-04-10 The Regents Of The University Of Michigan Bubble-induced color doppler feedback during histotripsy
US11432900B2 (en) 2013-07-03 2022-09-06 Histosonics, Inc. Articulating arm limiter for cavitational ultrasound therapy system
WO2015003142A1 (en) 2013-07-03 2015-01-08 Histosonics, Inc. Histotripsy excitation sequences optimized for bubble cloud formation using shock scattering
WO2015027164A1 (en) 2013-08-22 2015-02-26 The Regents Of The University Of Michigan Histotripsy using very short ultrasound pulses
JP6979882B2 (ja) 2015-06-24 2021-12-15 ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァシティ オブ ミシガン 脳組織の治療のための組織破砕療法システムおよび方法
WO2020113083A1 (en) 2018-11-28 2020-06-04 Histosonics, Inc. Histotripsy systems and methods
US11813485B2 (en) 2020-01-28 2023-11-14 The Regents Of The University Of Michigan Systems and methods for histotripsy immunosensitization

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2424582C3 (de) * 1973-05-21 1981-12-24 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa Ultraschallwellensende- und Empfangsgerät

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3546698A (en) * 1967-11-03 1970-12-08 Bolkow Gmbh Device for angular adjustment of the directional characteristic of an antenna installation
US3846745A (en) * 1970-12-18 1974-11-05 E Hill Electronic scanning switch
JPS5652265B2 (de) * 1975-01-30 1981-12-10
JPS51124915A (en) * 1975-04-25 1976-10-30 Toshiba Corp Ultrasonic wave transmit-receive wave device
JPS5332987A (en) * 1976-09-08 1978-03-28 Hitachi Medical Corp Method of controlling ultrasonic vibrator
US4159462A (en) * 1977-08-18 1979-06-26 General Electric Company Ultrasonic multi-sector scanner
JPS56161799A (en) * 1980-05-15 1981-12-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic wave probe
JPS5711648A (en) * 1980-06-27 1982-01-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic probe
FR2525781B1 (fr) * 1982-04-27 1987-06-26 Alais Pierre Dispositif de sondage ultrasonore a balayage electronique
US4550606A (en) * 1982-09-28 1985-11-05 Cornell Research Foundation, Inc. Ultrasonic transducer array with controlled excitation pattern
US4505156A (en) * 1983-06-21 1985-03-19 Sound Products Company L.P. Method and apparatus for switching multi-element transducer arrays
DE3481087D1 (de) * 1984-01-30 1990-02-22 Kontron Instr Holding Sender-empfaenger-vorrichtung fuer ein ultraschall-bildgeraet.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2424582C3 (de) * 1973-05-21 1981-12-24 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa Ultraschallwellensende- und Empfangsgerät

Also Published As

Publication number Publication date
DE3580848D1 (de) 1991-01-17
EP0215972A1 (de) 1987-04-01
US4890267A (en) 1989-12-26

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