ITGE20100048A1 - Sonda ad ultrasuoni, in particolare per il rilevamento di immagini diagnostiche - Google Patents

Description

SONDA AD ULTRASUONI, IN PARTICOLARE PER IL RILEVAMENTO DI IMMAGINI DIAGNOSTICHE

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una sonda ad ultrasuoni, per dispositivi di imaging ecografico, in particolare per scopi diagnostici, che comprende un insieme di trasduttori elettroacustici, ciascuno dei quali emette delle onde ultrasoniche quando viene alimentato con un segnale elettrico di eccitazione e inoltre genera un segnale elettrico di ricezione quando sullo stesso viene ad incidere un impulso od un'onda ultrasonica che possono essere generati dalla riflessione delle onde ultrasoniche emesse dallo stesso trasduttore. L'insieme di trasduttori à ̈ provvisto di almeno una linea di comunicazione con una unità di elaborazione tramite la quale ciascun trasduttore fornisce i segnali di ricezione alla unità di elaborazione stessa, e di una linea di comunicazione tramite cui vengono trasmessi a ciascun trasduttore i segnali elettrici di eccitazione prodotti da una unità di generazione per l'eccitazione di ogni singolo trasduttore all'emissione di onde ultrasoniche, la quale unità di generazione comprende mezzi di generazione dei segnali di eccitazione e mezzi di alimentazione dei segnali stessi al detto insieme di trasduttori.

La struttura descritta sopra à ̈ una struttura tipica di una cosiddetta sonda ecografica, in particolare delle sonde ecografiche utilizzate per il rilevamento di immagini ecografiche a fini diagnostici . Generalmente i trasduttori ad ultrasuoni sono elementi piezoelettrici, tipicamente elementi in materiale ceramico nei quali, in risposta all'eccitazione con un potenziale elettrico vengono indotte oscillazioni del reticolo cristallino, che generano onde meccaniche nell'intervallo di frequenze delle onde acustiche ultrasoniche. La frequenza delle onde e la forma e la composizione spettrale delle onde ultrasoniche generate dipende dalla frequenza, dalla forma e dalla composizione spettrale dell'impulso elettrico di eccitazione.

Le sonde ecografiche tipiche dell'arte nota sono dunque costituite da una struttura come descritta in precedenza e risultano collegate ad un'unità di visualizzazione remota che permette la visualizzazione, memorizzazione ed elaborazione dei segnali trasmessi dalla sonda e allo stesso tempo si occupa dell'alimentazione della sonda stessa.

L'invenzione propone la realizzazione di una sonda di alta portabilità che non presenti collegamenti tramite cavi ad una unità di visualizzazione remota: sono vari i tentativi di creare una sonda di questo tipo, generalmente due sono le tipologie più studiate.

Infatti il concetto di eseguire diagnosi ad ultrasuoni con una sonda senza fili à ̈ stato, secondo una prima tipologia, affrontato realizzando un vero e proprio ecografo portatile di dimensioni compatte rispetto ai tradizionali in modo da poter essere utilizzato dall'operatore agevolmente con una mano.

Secondo una ulteriore tipologia si à ̈ cercato di integrare il formatore di fascio nella sonda trasmettendo poi i dati ottenuti ad una unità di visualizzazione remota, tipo ecografo, tramite segnali a radio frequenza.

In entrambi i casi però le dimensioni dei dispositivi risultano notevoli, riscontrando comunque problemi di utilizzo ed inoltre la qualità dell'immagine ricostruita à ̈ risultata notevolmente inferiore rispetto a quella generata dagli ecografi tradizionali .

Esiste dunque una necessità non soddisfatta di creare una sonda ad ultrasuoni, per dispositivi di imaging ecografico, in particolare per scopi diagnostici che, tramite accorgimenti relativamente semplici e poco costosi, consenta la comunicazione senza fili tra la sonda stessa ed un'unità di visualizzazione remota al fine di facilitare la procedura di esami di imaging ecografico senza creare impedimenti o limitazioni causate dalla presenza di fili di comunicazione tra la sonda e le unità remote.

L'invenzione consegue gli scopi di cui sopra realizzando una sonda ad ultrasuoni del tipo descritto in precedenza nella quale l'unità di elaborazione à ̈ prevista montata all'interno della sonda stessa e tale unità di elaborazione comprende mezzi di conversione dei segnali di ricezione in dati immagine, nonché mezzi di generazione di segnali video per la generazione di una immagine su una unità di visualizzazione remota. La comunicazione tra la sonda e tale unità di visualizzazione remota avviene senza fili, in guanto sono previsti mezzi di comunicazione senza fili (4) per la trasmissione fra la sonda e la unità remota di visualizzazione, memorizzazione ed ulteriore elaborazione delle immagini sotto forma di segnali video.

Grazie alla presenza all'interno dell'unità di elaborazione dei mezzi di conversione, che ricevono i detti segnali di ricezione e li convertono in dati di tipo immagine che vengono trasmessi ai mezzi di generazione di segnali video responsabili della conversione di tali dati in un segnale video, i dati trattati presentano una occupazione di banda di frequenza per la trasmissione molto inferiore rispetto a quella delle immagini di ecografia tradizionale e possono così essere trasmessi senza fili agevolmente.

Tutte le soluzioni note fino ad oggi adottate, prevedevano l'elaborazione dei dati ricevuti, all'esterno della sonda e pertanto la trasmissione dalla sonda ad una unità di visualizzazione remota, mediante protocolli senza fili, à ̈ relativa ai dati di ricezione grezzi: in questo caso l'ampiezza di banda necessaria alla trasmissione di tali dati risulta molto elevata, per cui questi sistemi non hanno trovato una applicazione reale pratica in quanto la trasmissione risulta troppo lenta.

È possibile utilizzare qualsivoglia tipo di protocollo di mezzi di trasmissione e ricezione in una forma preferita la trasmissione e la ricezione à ̈ di tipo a onde radio denominata "wi-fi".

Preferibilmente ciascun trasduttore, appartenente all'insieme di trasduttori, à ̈ collegato alla unità di elaborazione e alla unità di generazione tramite un interruttore, il quale presenta due condizioni, rispettivamente una condizione attiva, che abilita ciascun trasduttore alla ricezione/trasmissione dei segnali elettrici di eccitazione, e una condizione disattiva, che disabilita ciascun trasduttore alla ricezione/trasmissione dei segnali elettrici di eccitazione. Il passaggio dalla condizione attiva alla condizione disattiva viene regolato dalla unità di elaborazione che alterna la ricezione/trasmissione di ogni singolo trasduttore secondo prestabilite sequenze temporali differenti per ogni singolo trasduttore .

In questo caso l'unità di elaborazione può essere costituita da dispositivi di memoria e da uno o più componenti programmabili in grado di controllare il processo di funzionamento, di sintetizzare le forme d'onda per l'eccitazione dei trasduttori e di combinare le componenti dei segnali di ricezione secondo opportune leggi per ottenere direttamente i dati immagine. L'unita' di elaborazione può dunque gestire sia la memorizzazione dei segnali di ricezione dei singoli trasduttori in appositi dispositivi di memoria che la lettura dei segnali di ricezione memorizzati.

Secondo una forma esecutiva preferita, la sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione, prevede l'utilizzo di mezzi di alimentazione dei circuiti elettronici che sono costituiti da una sorgente di generazione ed immagazzinamento di energia elettrica, del tipo batteria o simili, prevista in combinazione e collegata a circuiti di adattamento e collegamento della batteria ai mezzi di elaborazione, comunicazione e generazione dei segnali elettrici. Tale perfezionamento risulta particolarmente vantaggioso, in guanto permette di svincolare la sonda oggetto della presente invenzione da qualsiasi tipo di alimentazione ottenuta tramite collegamento fisico ad una qualsiasi rete esterna, valorizzando l'indipendenza della sonda stessa da qualsiasi altro dispositivo sia esso di alimentazione, tramite l'utilizzo della batteria, o di visualizzazione remota, tramite l'utilizzo dei mezzi di comunicazione senza fili.

Si sottolinea che tali mezzi di alimentazione sono ovviamente previsti all'interno della sonda e verrà descritto ampliamente in seguito come la batteria à ̈ montata alloggiata all'interno della cassa della sonda stessa.

È possibile prevedere all'interno della sonda anche l'unità di generazione dei segnali di trasmissione da inviare per eccitare i trasduttori: preferibilmente tali segnali sono a frequenza variabile rispetto al tempo, essendo gli impulsi ultrasonici emessi codificati mediante variazioni di frequenza rispetto al tempo secondo una prestabilita funzione rispetto al tempo come ad esempio una funzione lineare o non lineare. In particolare vengono generati segnali di tipo "CHIRP" la cui variazione di frequenza rispetto al tempo consente di ottenere elevate qualità di immagine anche con la drastica riduzione del numero di canali di trasmissione e ricezione previsto tra l'insieme di trasduttori e le unità di generazione ed elaborazione del segnale diminuendo l'ingombro della sonda stessa e facilitandone, di conseguenza, l'utilizzo.

La scelta di inserire i mezzi di comunicazione, alimentazione, elaborazione e generazione sei segnali ricevuti e/o trasmessi all'interno della sonda porta inevitabilmente a problemi di dimensionamento della sonda stessa, per cui la sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione secondo una forma esecutiva preferita presenta una particolare e caratteristica struttura che permette l'alloggiamento di tutti i mezzi descritti in precedenza non solo mantenendo la facilità di uso delle sonde tradizionali, ma anche migliorandone la maneggevolezza eliminando eventuali impedimenti di movimentazione provocati dalla presenza dei cavi di collegamento ad unità esterne.

La cassa della sonda che contiene al suo interno tutti gli elementi sopra descritti à ̈ costituita da un involucro comprendente due facce più sottili e più lunghe laterali e due facce più larghe e più lunghe, parallele fra loro e orientate con la dimensione in lunghezza in direzione di un asse longitudinale lungo la direzione di propagazione del fascio acustico emesso dalla sonda stessa. Inoltre sono presenti due basette che vengono previste parallele o sostanzialmente parallele alle facce più larghe sulle quali basette sono disposti i circuiti di alimentazione, generazione ed elaborazione dei segnali trasmessi e/o ricevuti.

Tali basette sono supportate da mezzi di supporto, che permettono oltre alla disposizione parallela delle stesse basette anche la formazione di una zona di alloggiamento per i mezzi di generazione e/o immagazzinamento di energia elettrica: si può ad esempio prevedere un telaio intermedio di supporto che distanzi tra loro le basette e permetta l'alloggiamento della batteria nello spazio interposto tra le due basette. Preferibilmente il telaio à ̈ costituito da una cornice periferica avente uno spessore sostanzialmente corrispondente allo spessore della batteria e/o alla distanza fra le due basette, tale cornice delimita un vano centrale compreso tra le due basette di alloggiamento della batteria: si prevede in questo caso una piastra di chiusura di almeno uno dei lati aperti del telaio che permette l'appoggio alla detta piastra del telaio stesso in modo da formare il fondo del vano di alloggiamento che comprende i contatti di collegamento tra la batteria e le basette al fine di poter alimentare i mezzi di generazione ed elaborazione dei segnali trasmessi e/o ricevuti presenti per l'appunto sulle basette.

Preferibilmente i mezzi di alimentazione generazione ed elaborazione dei segnali trasmessi e/o ricevuti sono realizzati sotto forma di circuiti elettrici stampati sulle due basette, fissate al telaio, che risultano orientate parallelamente alle sue facce di maggiore superficie della cassa della sonda .

Secondo un perfezionamento della sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione sia l'unità di elaborazione che l'unità di generazione possono comprendere mezzi processori che eseguono un programma logico di elaborazione, invio e ricezione dei segnali e una unità di memoria atta a memorizzare il programma stesso, i dati per l'esecuzione del programma e i dati risultati dell'esecuzione.

Preferibilmente l'unità di elaborazione à ̈ costituita da un dispositivo del tipo FPGA (Field Programmable Gate Array) che riceve i segnali dei trasduttori tramite un convertitore analogico/digitale che trasforma i segnali in ingresso al dispositivo FPGA in dati digitali in modo tale per cui possano essere elaborati dal detto dispositivo.

Inoltre tale dispositivo ha il grande vantaggio di essere programmabile e l'operatore può variare il programma, variando la funzionalità della sonda a seconda delle esigenze richieste dal tipo di esame da effettuare.

È necessario prevedere quindi un'interfaccia utente che permetta una programmazione del dispositivo FPGA per un controllo manuale dei parametri di scansione: in questo caso i mezzi di comunicazione senza fili ricevono da tale interfaccia segnali di comando e/o di codici di programmazione e impostazione delle condizioni operative delle unità di elaborazione e generazione.

Tale interfaccia può essere direttamente montata sulla sonda o, come verrà descritto in seguito, appartenente ad una unità di visualizzazione remota che invia, in modalità senza fili, i segnali di comando ai mezzi di comunicazione.

Alle estremità delle basette sono fissati rispettivamente l'insieme di trasduttori e i mezzi di comunicazione senza fili: vengono previsti contatti di comunicazione con l'insieme di trasduttori e con i mezzi di comunicazione senza fili, che sono costituiti sotto forma di un connettore ad innesto di cui una prima parte coopera con una corrispondente seconda parte.

I contatti della prima parte del connettore ad innesto sono fissati rispettivamente agli ingressi e/o alle uscite dell'insieme di trasduttori e agli ingressi e/o uscite dei mezzi di comunicazione senza fili e i contatti della seconda parte si trovano alle estremità delle due basette, in modo tale per cui sia l'insieme di trasduttori che i mezzi di comunicazione senza fili sono in collegamento con i mezzi di alimentazione generazione ed elaborazione dei segnali trasmessi e/o ricevuti.

Una variabile esecutiva della presente invenzione prevede che l'insieme di trasduttori e/o i mezzi di comunicazione senza fili siano montati amovibili rispetto alla struttura della sonda, in modo da poter utilizzare insiemi di trasduttori diversi e/o mezzi di comunicazione diversi mantenendo la stessa elettronica di controllo della sonda. In questo caso i contatti di comunicazione sono costituiti sotto forma di elementi di connessione elettrica/meccanica costituiti a loro volta da una prima parte di un connettore ad innesto che coopera con una corrispondente seconda parte di connettore ad innesto, con la prima parte fissata rispettivamente agli ingressi/uscite dell'insieme di trasduttori e agli ingressi/uscite dei mezzi di comunicazione senza fili e con la seconda parte fissata alle estremità delle due basette e/o ai corrispondenti lati più corti e più stretti della cassa della sonda.

Risulta particolarmente vantaggioso in questo caso prevedere mezzi di riconoscimento automatico del tipo di insieme di trasduttori e/o della tipologia di mezzi di comunicazione senza fili utilizzati.

Tali mezzi di riconoscimento possono essere costituiti da un programma di esecuzione logico caricato all'interno della unità di elaborazione e possono ad esempio permettere il riconoscimento dei diversi insiemi di trasduttori tramite le possibili tipologie di connessione, come il numero di pin, previsti presenti nella prima e/o nella seconda parte dei connettori ad innesto. Alternativamente i diversi insiemi di trasduttori e/o mezzi di comunicazione possono inviare segnali differenti quando connessi al resto della sonda.

In entrambi i casi una volta riconosciute le diverse tipologie, i mezzi di riconoscimento automatico impostano il circuito di elaborazione secondo parametri di funzionamento differenti a seconda della tipologia dell'insieme di trasduttori e/o mezzi di comunicazione collegata.

Oggetto dunque della presente invenzione à ̈ anche un kit che comprende una sonda ad ultrasuoni, che presenta le caratteristiche costruttive e di funzionamento descritte in precedenza e le caratteristiche che verranno di seguito esposte, ed almeno due diversi insiemi di trasduttori amovibili e/o almeno due diversi mezzi di comunicazione senza fili amovibili.

Un perfezionamento della sonda oggetto della presente invenzione prevede che almeno una parte dei contatti previsti sul lato dell'insieme di trasduttori e/o sul lato dei mezzi di comunicazione senza fili sia collegata al connettore della basetta sulla faccia opposta del telaio: questo permette la formazione di linee di comunicazione tra i circuiti elettronici appartenenti alle due basette in modo tale per cui possa avvenire il trasferimento dei segnali da una basetta all'altra.

Preferibilmente la sorgente di generazione ed immagazzinamento di energia elettrica prevista all'interno del vano di alloggiamento formato dalle due basette e dai mezzi di supporto delle stesse, à ̈ una batteria di tipo ricaricabile ed à ̈ montata estraibile dalla sonda stessa. Anche in questo caso si utilizzano i connettori ad innesto descritti in precedenza per la connessione della batteria ad uno od entrambe le basette, i contatti di una delle due parti del connettore ad innesto saranno previsti sulla batteria, mentre i contatti della seconda parte su una o entrambe le basette.

Inoltre à ̈ necessario utilizzare mezzi di interfaccia che permettono di collegare la sonda e/o la batteria ad una sorgente di alimentazione esterna, costituiti da connettori ad innesto del tipo descritto in precedenza, e un circuito elettronico di ricarica. Secondo una prima variante esecutiva il circuito elettronico di ricarica à ̈ montato sulle basette unitamente ai mezzi di interfaccia che collegano tale circuito ad una rete di alimentazione esterna e permettono la ricarica della batteria grazie alla connessione della batteria alle due basette.

Alternativamente il circuito elettronico di ricarica à ̈ un circuito esterno alla sonda collegato direttamente alla batteria tramite i mezzi di interfaccia che permette la ricarica della batteria in modo indipendente dalla sonda: tale variante permette, nel caso in cui la batteria sia scarica, di sostituire la batteria con una di riserva senza precludere né l'utilizzo della sonda, né la ricarica della batteria.

È possibile anche prevedere che i mezzi di ricarica siano costituiti da mezzi di ricarica ad induzione elettromagnetica in modo da consentire la ricarica della batteria in modalità senza fili.

L'unità remota alla quale la sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione invia i segnali tramite i mezzi di comunicazione senza fili presenta al suo interno mezzi di comunicazione con i quali trasmette e riceve i segnali e un dispositivo di visualizzazione che permette di visualizzare il segnale video risultato dell'elaborazione della unità di elaborazione della sonda.

Secondo una variante esecutiva à ̈ presente all'interno della unità remota una unità che permette una ulteriore elaborazione sul segnale ricevuto, tale unità à ̈ costituita da mezzi processori che eseguono un programma logico di elaborazione, invio e ricezione dei segnali e una unità di memoria atta a memorizzare il programma stesso, i dati per l'esecuzione del programma e i dati risultati dell'esecuzione.

Come detto in precedenza sono previsti mezzi di interfaccia appartenenti alla unità remota, che sono costituiti da un'interfaccia utente che permette un controllo manuale dei parametri di scansione; tale interfaccia comunica con i mezzi di comunicazione senza fili inviando segnali di comando e/o di codici di programmazione e impostazione delle condizioni operative delle unità di elaborazione e generazione appartenenti alla sonda.

Un esempio alternativo della presente invenzione prevede che la unità remota abbia due o più canali di comunicazione per l'invio e la ricezione di segnali a due o più sonde. In questo caso ogni sonda deve essere riconosciuta dalla unità remota, al fine di assegnare a canali diversi sonde diverse, per questo ogni sonda può essere ad esempio univocamente identificata da un codice di identificazione oppure le sonde possono presentare canali di comunicazione con una larghezza di banda prestabilita e centrata su frequenze differenti, in modo da diversificare i segnali ricevuti o inviati da sonde diverse.

Indipendentemente dal numero di sonde utilizzate, i mezzi di comunicazione, visualizzazione ed ulteriore elaborazione dell'unità remota, sono comuni a tutte le sonde, per questo à ̈ necessario prevedere una metodologia che diversifichi l'utilizzo di tali mezzi a seconda della sonda che interessa utilizzare. Nel caso ogni sonda sia identificata da un codice di identificazione, à ̈ necessario prevedere all'interno dell'unità remota mezzi di processazione che contengono al loro Interno tabelle di comparazione che legano ogni sonda ad un proprio codice identificativo e attivano la trasmissione e la ricezione da parte di una o dell'altra sonda. Alternativamente si prevedono mezzi di commutazione che attivano alternativamente i canali di trasmissione della unità remota relativi alle frequenze alle larghezze di banda sulle quali sono centrati i canali di trasmissione delle diverse sonde.

Vantaggiosamente i mezzi di comunicazione, visualizzazione ed ulteriore elaborazione dell'unità remota, sono comuni a tutte le sonde, poiché la condivisione di tali mezzi in combinazione alle unità di memoria presenti all'interno dell'unità di memoria permette di effettuare numerose elaborazioni sui segnali ricevuti e trasmessi da parte dalle diverse sonde, potendo, ad esempio, visualizzare alternativamente o contemporaneamente le diverse immagini che possono poi essere comparate, modificate e/o corrette.

L'invenzione ha per oggetto anche altre caratteristiche che perfezionano ulteriormente la sonda ad ultrasuoni di cui sopra e che sono oggetto delle sottorivendicazioni.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui:

la fig. 1 illustra uno schema di principio delle varie componenti della sonda ad ultrasuoni, oggetto della presente invenzione;

la fig. 2 illustra una vista della sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione, con particolare riferimento alla basetta superiore;

la fig. 3 illustra una vista della sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione, con particolare riferimento alla basetta inferiore;

la fig. 4 illustra la disposizione delle basette e l'accoppiamento delle dette basette con l'insieme di trasduttori e i mezzi di comunicazione senza fili;

la fig. 5 illustra una vista della sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione, con particolare riferimento alla batteria e al telaio di supporto delle due basette;

la fig. 6 illustra i mezzi di supporto delle basette;

la fig. 7 illustra il kit oggetto della presente invenzione .

Con riferimento alle figure da 1 a 6, le figure illustrano la sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione secondo una possibile variante esecutiva, per cui la sonda ad ultrasuoni à ̈ costituita da una cassa esterna 1 comprendente due facce sottili e più lunghe laterali e due facce più larghe e più lunghe, parallele fra loro e orientate con la dimensione in lunghezza in direzione di un asse longitudinale lungo la direzione di propagazione del fascio acustico emesso dalla sonda stessa. Inoltre sono presenti due basette 11 e 12, che vengono previste parallele o sostanzialmente parallele alle facce più larghe sulle quali basette 11 e 12 sono disposti le unità di generazione ed elaborazione dei segnali trasmessi e/o ricevuti, nonché i circuiti di alimentazione dei mezzi stessi.

Ad una delle due estremità delle basette 11 e 12 à ̈ fissato l'insieme di trasduttori elettroacustici 3, ciascuno dei quali trasduttori emette delle onde ultrasoniche quando viene alimentato con un segnale elettrico di eccitazione e inoltre genera un segnale elettrico di ricezione quando sullo stesso viene ad incidere un impulso od un'onda ultrasonica che possono essere generati dalla riflessione delle onde ultrasoniche emesse dallo stesso trasduttore.

Vantaggiosamente, ma non esclusivamente, l'insieme di trasduttori 3, sul lato costituito dalle superfici di emissione degli ultrasuoni 32, viene coperto da almeno uno strato di adattamento, atto ad adattare l'impedenza acustica dell'insieme dei trasduttori 3 a quella del corpo da sottoporre ad esame, al fine di evitare brusche variazioni di impedenza acustica, che genererebbero superfici di riflessione tali da impedire la penetrazione del fascio di ultrasuoni nel corpo da esaminare.

L'insieme dei trasduttori elettroacustici 3 Ã ̈ collegato alle basette 11 e 12 mediante connettori ad innesto 111, di cui una prima parte coopera con una corrispondente seconda parte, orientati in figura con i contatti di connessione nella direzione longitudinale rispetto alla sonda in modo da essere accoppiati e disaccoppiati con uno spostamento nella direzione stessa.

I contatti della prima parte del connettore ad innesto 111 sono fissati rispettivamente agli ingressi e/o alle uscite dell'insieme di trasduttori 3 e 1 contatti della seconda parte si trovano alle estremità delle due basette 11 e 12, in modo tale per cui l'insieme di trasduttori 3 à ̈ in collegamento con i mezzi di generazione 112 ed elaborazione 113 dei segnali trasmessi e/o ricevuti.

La variante esecutiva con particolare riferimento alle figure da 1 a 6 prevede l'utilizzo di mezzi di impegno meccanico 13 atti a fissare l'insieme di trasduttori 3 alla cassa della sonda.

L'unità di generazione 112 genera i segnali di eccitazione che vengono inviati, tramite i connettori ad innesto 111, all'insieme di trasduttori 3 e comprende mezzi di generazione dei segnali di eccitazione e mezzi di alimentazione dei segnali stessi ai singoli trasduttori.

Secondo una variante esecutiva l'unità di generazione 112 invia segnali di eccitazione a frequenza variabile rispetto al tempo, essendo gli impulsi ultrasonici emessi codificati mediante variazioni di frequenza rispetto al tempo secondo una prestabilita funzione rispetto al tempo come ad esempio una funzione lineare o non lineare. In particolare vengono generati segnali di tipo "CHIRP" la cui variazione di frequenza rispetto al tempo permette una drastica riduzione del numero di linee di comunicazione previste tra l'insieme di trasduttori e le unità di generazione 112 ed elaborazione 113 del segnale.

A questo proposito, ciascun trasduttore, appartenente all'insieme di trasduttori 3, à ̈ collegato alla unità di elaborazione 113 e alla unità di generazione 112 tramite un interruttore 117, il quale presenta due condizioni, rispettivamente una condizione attiva, che abilita ciascun trasduttore alla ricezione/trasmissione dei segnali elettrici di eccitazione, e una condizione disattiva, che disabilita ciascun trasduttore alla ricezione/trasmissione dei segnali elettrici di eccitazione, e una condizione disattiva. Il passaggio dalla condizione attiva alla condizione disattiva viene regolato dalla unità di elaborazione 113 che alterna la ricezione/trasmissione di ogni singolo trasduttore secondo prestabilite sequenze temporali differenti per ogni singolo trasduttore appartenente all'insieme di trasduttori 3.

Ciascun trasduttore appartenente all'insieme di trasduttori 3 genera un segnale di ricezione che invia tramite i connettori ad innesto 111 all'unità di elaborazione 113.

L'unità 113 comprende anche mezzi di conversione dei segnali di ricezione in dati immagine, nonché mezzi di generazione di segnali video: il segnale di ricezione elaborato dalla unità di elaborazione 113 in uscita all'unità stessa viene dunque convertito in un segnale di tipo video.

Con particolare riferimento alle figure da 1 a 6, l'unità di elaborazione 113 à ̈ costituita da un dispositivo del tipo FPGA (Field Programmable Gate Array)prevista in combinazione con un convertitore analogico/digitale 114, che trasforma i segnali in ingresso al dispositivo FPGA in dati digitali in modo tale per cui possano essere elaborati dal detto dispositivo.

Il segnale video in uscita all'unità di elaborazione 113 viene inviato ai mezzi di comunicazione senza fili 4 che permettono la trasmissione dei segnali video e la comunicazione fra la sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione ed una unità remota di visualizzazione, memorizzazione ed ulteriore elaborazione, non illustrata in figura.

Tali mezzi di comunicazione sono collegati all'altra estremità delle basette 11 e 12 mediante connettori ad innesto 116, di cui una prima parte coopera con una corrispondente seconda parte, collegati tra di loro mediante una direzione di impegno disimpegno perpendicolare alla direzione di propagazione del fascio e perpendicolare alla superficie delle basette 11 e 12, in modo tale per cui le basette 11 e 12, vengono montate in connessione ai mezzi di comunicazione senza fili 4.

I contatti della prima parte del connettore ad innesto 116 sono fissati rispettivamente agli ingressi e/o alle uscite dei mezzi di comunicazione 4 e i contatti della seconda parte si trovano alle estremità delle due basette 11 e 12, in modo tale per cui i mezzi di comunicazione senza fili 4 sono in collegamento con i mezzi di generazione 112 ed elaborazione 113 dei segnali trasmessi e/o ricevuti.

Inoltre la forma esecutiva illustrata nelle figure da 1 a 6, la sonda ad ultrasuoni oggetto della presente invenzione, prevede l'utilizzo di mezzi di alimentazione dei circuiti elettronici che sono costituiti da una sorgente di generazione ed immagazzinamento di energia elettrica, del tipo batteria o simili 5, prevista in combinazione e collegata a circuiti di adattamento e collegamento della batteria alle unità di elaborazione e generazione 113 e 112, e ai mezzi di comunicazione senza fili 4.

Una forma esecutiva alternativa della sonda oggetto della presente invenzione prevede che almeno una parte dei contatti previsti sul lato dell'insieme di trasduttori 3 e/o sul lato dei mezzi di comunicazione senza fili 4 sia collegata al connettore della basetta sulla faccia opposta del telaio 6: questo permette la formazione di linee di comunicazione tra i circuiti elettronici appartenenti alle due basette 11 e 12 in modo tale per cui possa avvenire il trasferimento dei segnali da una basetta all'altra .

La batteria 5 à ̈ disposta in un vano di alloggiamento 51 che à ̈ formato da un telaio di supporto delle due basette 11 e 12.

Le basette 11 e 12 sono infatti supportate da mezzi di supporto 61 e 62, che permettono oltre alla disposizione parallela delle stesse basette 11 e 12, anche la formazione di una zona di alloggiamento 51 per la batteria 5: il telaio di supporto 6, formato dai mezzi di supporto 61 e 62, distanzia tra loro le basette 11 e 12 e permette l'alloggiamento della batteria 5 nello spazio interposto tra le due basette. In figura, il telaio 6 à ̈ costituito da una cornice periferica avente uno spessore sostanzialmente corrispondente allo spessore della batteria 5 e/o alla distanza fra le due basette 11 e 12, tale cornice delimita un vano centrale 51 compreso tra le due basette 11 e 12 di alloggiamento della batteria 5: si può prevedere una piastra di chiusura, non mostrata in figura, di almeno uno dei lati aperti del telaio 6 che permette l'appoggio alla detta piastra del telaio 6 in modo da formare il fondo del vano di alloggiamento 51 che comprende i contatti di collegamento tra la batteria 5 e le basette 11 e 12 al fine di poter alimentare l'unità di generazione 112 ed elaborazione 113.

Preferibilmente i mezzi di alimentazione e le unità di generazione 112 ed elaborazione 113, sono realizzati sotto forma di circuiti elettrici stampati sulle due basette 11 e 12, fissate al telaio 6, che risultano orientate parallelamente alle sue facce di maggiore superficie della cassa della sonda.

Vantaggiosamente la batteria 5, prevista all'interno del vano di alloggiamento 51 formato dalle due basette 11 e 12 e dai mezzi di supporto 61 e 62 delle stesse, à ̈ una batteria di tipo ricaricabile ed à ̈ montata estraibile dalla sonda stessa. Anche in questo caso si utilizzano i connettori ad innesto 111 e 116 descritti in precedenza per la connessione della batteria 5 ad una od entrambe le basette 11 e 12, i contatti di una delle due parti del connettore ad innesto saranno previsti sulla batteria 5, mentre i contatti della seconda parte su una o entrambe le basette 11 e 12.

Inoltre à ̈ necessario utilizzare mezzi di interfaccia che permettono di collegare la sonda e/o la batteria 5 ad una sorgente di alimentazione esterna, costituiti da connettori ad innesto del tipo descritto in precedenza, e un circuito elettronico di ricarica. Secondo una prima variante esecutiva il circuito elettronico di ricarica à ̈ montato sulle basette 11 e 12 unitamente ai mezzi di interfaccia che collegano tale circuito ad una rete di alimentazione esterna e permettono la ricarica della batteria 5 grazie alla connessione della batteria 5 alle due basette 11 e 12.

Alternativamente il circuito elettronico di ricarica à ̈ un circuito esterno alla sonda collegato direttamente alla batteria 5 tramite i mezzi di interfaccia che permette la ricarica della batteria 5 in modo indipendente dalla sonda: tale variante permette, nel caso in cui la batteria 5 sia scarica, di sostituire la batteria con una di riserva senza precludere né l'utilizzo della sonda, né la ricarica della batteria.

È possibile anche prevedere che i mezzi di ricarica siano costituiti da mezzi di ricarica ad induzione elettromagnetica in modo da consentire la ricarica della batteria 5 in modalità senza fili.

La figura 7 illustra il kit oggetto della presente invenzione che comprende una sonda ad ultrasuoni, che presenta le caratteristiche costruttive e di funzionamento descritte in precedenza, ed almeno due diversi insiemi di trasduttori amovibili 3 e/o almeno due diversi mezzi di comunicazione senza fili 4 amovibili.

Tale figura illustra altresì una variabile esecutiva della presente invenzione che prevede che l'insieme di trasduttori 3 e i mezzi di comunicazione senza fili 4 siano montati amovibili rispetto alla struttura della sonda 1, in modo da poter utilizzare insiemi di trasduttori diversi e mezzi di comunicazione diversi mantenendo la stessa elettronica di controllo della sonda.

Risulta possibile montare e rimuovere l'insieme di trasduttori 3 e i mezzi di comunicazione 4 grazie ai connettori ad innesto già descritti in precedenza, costituiti sotto forma di elementi di connessione elettrica/meccanica costituiti a loro volta da una prima parte di un connettore ad innesto che coopera con una corrispondente seconda parte di connettore ad innesto 111, 116, con la prima parte fissata rispettivamente agli ingressi/uscite dell'insieme di trasduttori 3 e agli ingressi/uscite dei mezzi di comunicazione senza fili 4 e con la seconda parte fissata alle estremità della cassa della sonda 1, contenente l'elettronica di controllo della sonda stessa.

All'interno di tale elettronica di controllo sono previsti mezzi di riconoscimento automatico, non mostrati in figura, del tipo di insieme di trasduttori 3 e della tipologia di mezzi di comunicazione senza fili 4 utilizzati.

Tali mezzi di riconoscimento possono essere costituiti da un programma di esecuzione logico caricato all'interno della unità di elaborazione 113 e possono ad esempio permettere il riconoscimento dei diversi insiemi di trasduttori 3 tramite le possibili tipologie di connessione, come il numero di pin 31, 41, presenti nella prima e/o nella seconda parte dei connettori ad innesto. Alternativamente i diversi insiemi di trasduttori 3 e mezzi di comunicazione 4 possono inviare segnali differenti quando connessi al resto della sonda.

In entrambi i casi una volta riconosciute le diverse tipologie, i mezzi di riconoscimento automatico impostano il circuito di elaborazione 113 secondo parametri di funzionamento differenti a seconda della tipologia dell'insieme di trasduttori 3 e/o mezzi di comunicazione collegata 4.

Infine si sottolinea che alla sonda descritta in precedenza può essere associata qualsiasi tipologia di dispositivi atti a generare una sinergia a livello funzionale con la sonda stessa. Un esempio potrebbe essere costituito da un lettore da mezzi di riconoscimento automatico degli operatori, come un lettore di impronte digitali, che consentono, tramite l'ausilio di banche dati, di riconoscere in automatico l'operatore e di verificare la tipologia di esami che tale operatore à ̈ abilitato ad eseguire impostando automaticamente determinati parametri di funzionamento della sonda e dell'unità remota di visualizzazione .

Claims (28)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sonda ad ultrasuoni, per dispositivi di imaging ecografico, in particolare per scopi diagnostici, comprendente: un insieme di trasduttori elettroacustici (3), ciascuno dei quali emette onde ultrasoniche quando viene alimentato con un segnale elettrico di eccitazione e genera un segnale elettrico di ricezione quando sullo stesso viene ad incidere un impulso od un'onda ultrasonica generata ad esempio dalla riflessione delle onde ultrasoniche emesse dallo stesso; essendo il detto insieme di trasduttori elettroacustici (3) provvisto di almeno una linea di comunicazione con una unità di elaborazione (112) con cui ciascun trasduttore appartenente al detto insieme di trasduttori (3) fornisce i segnali di ricezione ad un'unità di elaborazione (113), e di una linea di comunicazione con cui vengono alimentati a ciascun trasduttore appartenente al detto insieme di trasduttori (3) i segnali elettrici di eccitazione prodotti da una unità di generazione (112) per l'eccitazione del trasduttore all'emissione di onde ultrasoniche; comprendendo la detta unità di generazione (112), mezzi di generazione dei segnali di eccitazione e mezzi di alimentazione dei detti segnali al detto insieme di trasduttori (3), caratterizzata dal fatto che: almeno la detta unità di elaborazione (113) à ̈ prevista montata all'interno della sonda stessa e comprende mezzi di conversione dei segnali di ricezione in dati immagine, nonché mezzi di generazione di segnali video per la generazione di una immagine su una unità di visualizzazione, essendo previsti mezzi di comunicazione senza fili (4) per la trasmissione fra la detta sonda ed una unità remota di visualizzazione, memorizzazione ed ulteriore elaborazione delle dette immagini sotto forma di segnali video.
2. 2. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun trasduttore appartenente al detto insieme di trasduttori (3) à ̈ collegato alla detta unità di elaborazione e alla detta unità di generazione tramite un interruttore, presentando il detto interruttore due condizioni, rispettivamente una condizione attiva, che abilita ciascun trasduttore alla ricezione/trasmissione dei segnali elettrici di eccitazione, e una condizione disattiva, che disabilita ciascun trasduttore alla ricezione/trasmissione dei segnali elettrici di eccitazione, essendo il passaggio dalla detta condizione attiva alla detta condizione disattiva regolato dalla detta unità di elaborazione.
3. 3. Sonda ad ultrasuoni secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui la detta unità di generazione (112) degli impulsi di eccitazione à ̈ prevista montata all'interno della sonda stessa.
4. 4. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui sono previsti mezzi di alimentazione dei circuiti elettronici che sono costituiti da una sorgente di generazione ed immagazzinamento di energia elettrica (5), del tipo batteria o simili, e da circuiti di adattamento e collegamento della detta sorgente ai detti mezzi di elaborazione, comunicazione, e generazione dei segnali elettrici, essendo detti mezzi di alimentazione alloggiati all'interno della sonda stessa.
5. 5. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui i segnali di eccitazione e di ricezione sono codificati secondo una modalità di codifica denominata CHIRP.
6. 6. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la cassa della sonda presenta due facce più sottili e più lunghe laterali e due facce più larghe e più lunghe, parallele fra loro e orientate con la dimensione in lunghezza in direzione di un asse longitudinale, che a sua volta à ̈ orientato nella direzione di propagazione del fascio acustico emesso dalla sonda stessa, essendo i circuiti di alimentazione, generazione, ed elaborazione dei segnali trasmessi e/o ricevuti, distribuiti, disposti su due basette (11, 12) ciascuna delle quali à ̈ disposta parallela alle dette facce più larghe, le quali basette (11, 12) sono fra loro interdistanziate da mezzi di supporto (6) delle basette stesse in modo da formare una parte intermedia di alloggiamento (51) di una batteria di alimentazione (5), essendo previsti alle due estremità delle due dette basette (11, 12) rispettivamente il detto insieme di trasduttori (3) e i detti mezzi di comunicazione senza fili (4).
7. 7. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 6, in cui le due basette (11, 12) sono supportate interdistanziate fra loro da un telaio (6) intermedio di supporto che delimita un vano d'alloggiamento (51) della batteria sui lati non paralleli alle basette (11, 12), ovvero lungo i lati paralleli ai detti lati più sottili e più lunghi.
8. 8. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 7, in cui il detto telaio (6) à ̈ costituito da una cornice periferica avente uno spessore sostanzialmente corrispondente allo spessore della batteria (5) e/o alla distanza fra le due basette (11, 12) e la quale cornice delimita perifericamente un vano centrale di alloggiamento (51) della batteria, essendo prevista una piastra di chiusura di almeno uno dei lati aperti del telaio (6) e sulla quale il telaio à ̈ appoggiato, detta piastra formando il fondo del vano di alloggiamento (51) della batteria ed essendo provvista dei contatti di collegamento elettrico tra la detta batteria (5) e le dette basette (11, 12).
9. 9. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 8, in cui ciascuna basetta (11, 12) porta un circuito stampato di collegamento di mezzi di alimentazione, generazione (112), ed elaborazione (113) dei segnali trasmessi e/o ricevuti che sono previsti sottoforma di circuiti integrati, le quali basette sono fissate al detto telaio (6) e sono orientate parallelamente alle facce di maggiore superficie del detto telaio o ai lati aperti del detto telaio, essendo previsti in corrispondenza di ciascuna estremità delle due dette basette (11, 12) rivolte rispettivamente verso il detto insieme di trasduttori (3) e verso i detti mezzi di comunicazione senza fili (4), i contatti di comunicazione (111, 116) con l'insieme di trasduttori e con i mezzi di comunicazione.
10. 10. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 9, in cui il detto insieme di trasduttori (3) e/o i detti mezzi di comunicazione senza fili (4) sono previsti montati amovibili rispetto alla cassa della sonda, essendo i detti contatti di comunicazione costituiti sotto forma di elementi di connessione elettrica/meccanica costituiti a loro volta da una prima parte di un connettore ad innesto che coopera con una corrispondente seconda parte di connettore ad innesto, essendo la detta prima parte fissata rispettivamente agli ingressi/uscite dell'insieme di trasduttori (3) e agli ingressi/uscite dei mezzi di comunicazione senza fili (4) ed essendo la detta seconda parte fissata alle estremità delle due dette basette (11, 12) e/o ai corrispondenti lati più corti e più stretti della detta cassa.
11. 11. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 10, in cui sono previsti mezzi di riconoscimento automatico del tipo di insieme di trasduttori (3) e del tipo mezzi di comunicazione senza fili (4), i quali mezzi impostano all'interno del detto circuito di elaborazione i parametri di comando relativi ai differenti insiemi di trasduttori (3) e/o ai diversi mezzi di comunicazione senza fili (4).
12. 12. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 11, in cui almeno una parte dei contatti previsti sul lato dell'insieme di trasduttori (3) e/o sul lato dei mezzi di comunicazione senza fili (4), à ̈ collegata al connettore della basetta sulla faccia opposta del telaio e formano linee di comunicazione tra i circuiti elettronici appartenenti alle due basette (11, 12) per il trasferimento dei segnali da una basetta all 'altra.
13. 13. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 12, in cui la detta sorgente di generazione ed immagazzinamento di energia elettrica (5) à ̈ una batteria di tipo ricaricabile ed à ̈ montata estraibile dalla sonda stessa .
14. 14. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 13, in cui sono presenti mezzi di ricarica costituiti da mezzi di interfaccia e da un circuito elettronico di ricarica, i quali mezzi di interfaccia presentano linee di comunicazione con il detto circuito elettronico di ricarica, previsto sulle basette (11, 12), attraverso i detti connettori.
15. 15. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 14, in cui il detto circuito elettronico di ricarica à ̈ previsto in un'unità esterna alla sonda ed à ̈ in comunicazione direttamente con la batteria (5).
16. 16. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 6 a 14, in cui i detti mezzi di ricarica sono costituiti da mezzi di ricarica di tipo ad induzione elettromagnetica.
17. 17. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta almeno una unità di elaborazione (113) e la detta unità di generazione (112) di segnali sono costituite da processori che eseguono un programma logico di elaborazione, invio e ricezione dei segnali e da una unità di memoria atte a memorizzare il detto programma e/o i dati per l'esecuzione del detto programma, essendo l'unità di comunicazione anche una unità di ricezione di segnali di comando e/o di codici di programmazione e impostazione delle condizioni operative delle dette unità di elaborazione (113) e generazione (112).
18. 18. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta almeno una unità di elaborazione (113) à ̈ costituita da un dispositivo del tipo FPGA (Field Programmable Gate Array) collegata ad un dispositivo di conversione analogico/digitale (114).
19. 19. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui à ̈ prevista una interfaccia utente montata sulla detta sonda atta a permettere una programmazione del dispositivo FPGA per un controllo manuale dei parametri di scansione.
20. 20. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta unità remota presenta mezzi di comunicazione di trasmissione e di ricezione ed almeno un dispositivo di visualizzazione.
21. 21. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta unità remota presenta mezzi di memorizzazione dei segnali ricevuti.
22. 22. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta unità remota presenta mezzi di interfaccia per l'immissione di comandi e/o di programmi sia dell'unità remota stessa che della detta sonda.
23. 23. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta unità remota prevede mezzi ulteriori di elaborazione di immagine .
24. 24. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta unità remota presenta almeno due canali di comunicazione di trasmissione e ricezione, essendo previste almeno due sonde ciascuna delle quali à ̈ univocamente identificata da un codice di identificazione e comunica con la stessa unità di elaborazione.
25. 25. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta unità remota prevede mezzi di visualizzazione e/o elaborazione e/o memorizzazione alternativa delle immagini video delle due sonde.
26. 26. Sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui le due dette sonde sono di tipo diverso.
27. 27 . Kit comprendente una sonda ad ultrasuoni secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 1 a 19 ed almeno due diversi insiemi di trasduttori (3) amovibili e/o almeno due diversi mezzi di comunicazione senza fili (4).
28. 28. Dispositivo di imaging ecografico caratterizzato dal fatto che à ̈ costituito da una sonda ed una unità remota secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 1 a 26.