JP2014128655A - 超音波プローブ切換え装置及び対応超音波イメージング・システム - Google Patents

Abstract

【課題】医療機器等における超音波プローブ切換え装置及び対応超音波イメージング・システムを提供する。
【解決手段】超音波プローブ切換え装置は、複数の超音波プローブの複数の信号ピン及び送受信ビーム形成装置の複数の信号チャンネルを直接接続するための複数の接続線を有し、各接続線は先ず前記複数の超音波プローブ内の同じ番号を持つ一組の信号ピンを一緒に接続し、次いで該一組を前記送受信ビーム形成装置の対応する信号チャンネルに接続する。超音波プローブ切換え装置は、送信及び受信信号の品質の改善し、実施コストが低く、電力消費量が少なく、パッケージ容積が小さく、またコンパクトでポータブルな超音波イメージング・システムに特に適している。
【選択図】図２

Description

本発明は、医療機器の技術分野に関し、特に超音波イメージング・システムの技術分野に関する。

医用超音波イメージング・システムは、一般に、ユーザーによって代わる代わる使用するために２つ以上の異なるプローブを有する。従って、図１に示されているように、超音波ビーム形成装置１０３と接続するために使用さべき１つのプローブ１０２を、Ｎ個のプローブの中から選択するために、Ｎ個中１個選択型(1-in-N)スイッチング回路１０１が必要である。

ポータブル又は低価格の超音波イメージング・システムのビーム形成装置１０３は、一般に６４個又はそれより少ないチャンネルを持っているが、典型的な超音波プローブ１０４は殆ど１２８個のトランスデューサ素子を持っており、このため、該プローブの複数の信号ピン１０８と超音波ビーム形成装置１０３との間のマッピング接続を達成するためにマルチプレクサ回路（ＭＵＸ）モジュール１０５を必要としている。

超音波イメージング・システム内の複数のプローブの中の１つの超音波プローブ１０２のトランスデューサ素子１０７の数が１２８よりも多い（例えば、１９２個である）場合、該プローブの複数の信号ピン１０９の数が１２８個に過ぎないので、該プローブの複数のトランスデューサ素子１０７と該プローブの複数の信号ピン１０９との間のマッピング接続を達成するために別のマルチプレクサ回路（ＭＵＸ）モジュール１０６を追加することが必要である。

従来技術における殆どのマルチプレクサ回路は、高電圧アナログ切換えチップで具現化されている。Ｎ個中１個選択型スイッチング回路は、典型的には、複数のリレー又は高電圧アナログ切換えチップによって具現化されている。リレーを用いた具現化では、機器全体の体積及び電力消費量が増大し、また高電圧アナログ切換えチップを用いた具現化では、機器のコストが増大し且つ超音波信号の損失が高くなっている。

本発明によって解決しようとする課題は、従来技術において超音波プローブ切換え装置内のマルチプレクサ回路及び多経路選択スイッチが多すぎることに起因した問題を解決するために、Ｎ個中１個選択型スイッチング回路を切換え装置から除去することができ且つマルチプレクサ回路の数を減らすことのできる、超音波プローブ切換え装置及び対応超音波イメージング・システムを提供することである。

この問題を解決するために、本発明の第１の面によれば、複数の超音波プローブの複数の信号ピン及び送受信ビーム形成装置の複数の信号チャンネルを直接接続するための複数の接続線を有する超音波プローブ切換え装置が提供され、この場合、各接続線は先ず複数の超音波プローブ内の同じ番号を持つ一組の信号ピンを一緒に接続し、次いでそれらを送受信ビーム形成装置の対応する信号チャンネルに接続する。

上記の問題を解決するために、本発明の第２の面によれば、上記第１の面に関連して、超音波プローブ切換え装置が提供され、この場合、各超音波プローブの信号ピンの数が送受信ビーム形成装置のチャンネルの数に等しい。

上記の問題を解決するために、本発明の第３面によれば、上記第２の面に関連して、更に１つ以上のマルチプレクサ回路モジュールを有する超音波プローブ切換え装置が提供され、各マルチプレクサ回路モジュールは、超音波トランスデューサ素子の数が送受信ビーム形成装置のチャンネルの数よりも多い超音波プローブの中に配置され、且つ該超音波プローブの複数の信号ピンと複数の超音波トランスデューサ素子との間に配置される。

上記の問題を解決するために、本発明の第４面によれば、上記第３の面に関連して、更に１つ以上の多チャンネル・スイッチング回路モジュールを有する超音波プローブ切換え装置が提供され、各多チャンネル・スイッチング回路モジュールは、超音波トランスデューサ素子の数が送受信ビーム形成装置のチャンネルの数に等しいか又はそれより少ない超音波プローブの中に配置され、且つ該超音波プローブの複数の信号ピンと複数の超音波トランスデューサ素子との間に配置される。

上記の問題を解決するために、本発明の第５面によれば、上記第４の面に関連して、複数のマルチプレクサ回路モジュール又は複数の多チャンネル・スイッチング回路モジュールの各々を正規動作モードに又はオフ・モードになるように制御するための制御モジュールを更に有する超音波プローブ切換え装置が提供される。

本発明は更に、本発明による超音波プローブ切換え装置を有する超音波イメージング・システムを提供する。

従来技術と比べて、本発明によって提供される超音波プローブ切換え装置及び対応超音波イメージング・システムは以下の技術的利点を持つ。すなわち、
（イ）既存の超音波プローブ切換え装置におけるＮ個中１個選択型スイッチが除去され、且つマルチプレクサ回路の数が低減されて、送信及び受信信号の品質の改善、従って、最終の画像品質の更なる改善が容易になること、
（ロ）実施コストが低減されること、
（ハ）電力消費量が低減され、パッケージ容積が小さく、またコンパクトでポータブルな超音波イメージング・システムに特に適していること、である。

図１は、既存の超音波プローブ切換え装置の概略図である。 図２は、本発明に従った超音波プローブ切換え装置の概略図である。

以下に、本発明について添付の図面を参照して更に説明する。

当業者に周知の技術的機能は、説明を簡単にするために省略する。

図２に示されているように、実施形態では、送受信ビーム形成装置１０３が６４個のチャンネルを持ち、超音波プローブ１０２内のトランスデューサ素子１０７の数が１９２であり、超音波プローブ１０４内のトランスデューサ素子の数が１２８であり、また超音波プローブ２０３内のトランスデューサ素子２０４の数が６４である。各々の超音波プローブには、６４個の信号ピンがある。送受信ビーム形成装置１０３及び制御モジュール２０１は、超音波ホスト装置２０５内に配置される。

トランスデューサ素子の数が送受信ビーム形成装置１０３のチャンネルの数よりも多いプローブ１０２及び１０４の場合、各プローブ内にマルチプレクサ回路（ＭＵＸ）２０７及び２０２のみをそれぞれ配置することが必要である。マルチプレクサ回路（ＭＵＸ）２０７は６４：１９２マルチプレクサ回路であり、またマルチプレクサ回路（ＭＵＸ）２０２は６４：１２８マルチプレクサ回路である。従って、超音波プローブの複数のトランスデューサ素子と複数の信号ピンとの間のマッピング接続は１回で達成することができ、また超音波プローブの信号ピンの数が送受信ビーム形成装置１０３のチャンネルの数に等しいので、複数のトランスデューサ素子とビーム形成装置１０３の複数のチャンネルとの間のマッピングは１回で達成される。

トランスデューサ素子の数が送受信ビーム形成装置１０３のチャンネルの数に等しいプローブ２０３の場合、これらの複数のトランスデューサ素子と該超音波プローブの複数の信号ピンとの間の対応する接続が、該プローブ内に６４チャンネルのスイッチング回路２０６を配置することによって簡単に達成することができる。

トランスデューサ素子の数が送受信ビーム形成装置１０３のチャンネルの数よりも少ないプローブの場合、これらの複数のトランスデューサ素子と該超音波プローブの複数の信号ピンとの間の対応する接続は、該プローブ内に、少なくとも該素子の数に等しい数のチャンネルを持つ多チャンネル・スイッチング回路を配置することによって達成することができる。

Ｎ個中１個選択型スイッチをの除去するため、プローブ切換え装置内の各超音波プローブの複数の信号ピンは、各超音波プローブの複数の信号ピンにそれぞれ１から６４までの番号を付け、次いで各超音波プローブ内の同じ番号を持つ複数の信号ピンを接続線によって一緒に接続して、１つの信号線を形成し、該信号線を更に送受信ビーム形成装置１０３内の同じ番号を持つチャンネルに接続するようにしたやり方で、接続される。例えば、超音波プローブ１０２内の番号「１」の信号ピン１０２１、超音波プローブ２０２内の番号「１」の信号ピン２０２１及び超音波プローブ２０３内の番号「１」の信号ピン２０３１が、先ず接続線により一緒に接続されて、ワイヤを形成し、次いで該ワイヤが送受信ビーム形成装置１０３の番号「１」のチャンネルに接続され、また、超音波プローブ１０２内の番号「２」の信号ピン１０２２、超音波プローブ２０２内の番号「２」の信号ピン２０２２及び超音波プローブ２０３内の番号「２」の信号ピン２０３２が、先ず接続線により一緒に接続されて、ワイヤを形成し、次いで該ワイヤが送受信ビーム形成装置１０３の番号「２」のチャンネルに接続されると云うように繰り返され、最後に、超音波プローブ１０２内の番号「６４」の信号ピン１０２６４、超音波プローブ２０２内の番号「６４」の信号ピン２０２６４及び超音波プローブ２０３内の番号「６４」の信号ピン２０３６４が、先ず接続線により一緒に接続されて、ワイヤを形成し、次いで該ワイヤが送受信ビーム形成装置１０３の番号「６４」のチャンネルに接続される。このような線を順次接続することによって６４本ワイヤを形成して、それらを送受信ビーム形成装置１０３の６４個のチャンネルにそれぞれ接続することができる。

超音波ホスト装置２０５内に配置された制御モジュール２０１を用いることにより、各プローブ内のマルチプレクサ回路又は多チャンネル・スイッチング回路をそれぞれ制御して、マルチプレクサ回路（１つ又は複数）が正規動作状態又はオフ状態になり、且つスイッチング回路（１つ又は複数）がオン状態又はオフ状態になるようにする。

ユーザーが実際に使用する際、ユーザー自身が又は超音波イメージング・システムのデフォールト論理装置が、或る１つのプローブを使用すべき作動プローブとして選択したとき、制御モジュール２０１は、そのとき使用されない他のプローブ内のマルチプレクサ回路又は多チャンネル・スイッチング回路に制御信号を送って、それらをオフ状態にし、すなわち、プローブのトランスデューサ素子と該プローブの複数の信号ピンとの間の接続を切断させる。従って、作動すべきプローブの複数の信号ピンのみが、送受信ビーム形成装置１０３の複数のチャンネルに接続される。

ここで、上述した実施形態が、制限ではなく、むしろ単に説明のためのものに過ぎないこと、及び当業者が特許請求の範囲から逸脱することなく多数の代替実施形態を考案し得ることを理解されたい。また、本書で用いられる「含む」及び「有する」などの用語は、特許請求の範囲又は明細書に述べられている要素及び段階以外の要素及び段階を排除するものではない。また、数を特記していない用語は、複数のこのような要素の存在を排除するものではない。

１０１ Ｎ個中１個選択型スイッチング回路
１０２、１０４ 超音波プローブ
１０５ マルチプレクサ回路（ＭＵＸ）モジュール
１０６ マルチプレクサ回路（ＭＵＸ）モジュール
１０８、１０９ 複数の信号ピン
２０２、２０７ マルチプレクサ回路（ＭＵＸ）
２０３ 超音波プローブ
２０５ 超音波ホスト装置
１０２１、１０２２、１０２６４ 信号ピン
２０２１、２０２２、２０２６４ 信号ピン
２０３１、２０３２、２０３６４ 信号ピン

Claims (6)

1. 複数の超音波プローブの複数の信号ピン及び送受信ビーム形成装置の複数の信号チャンネルを直接接続するための複数の接続線を有する超音波プローブ切換え装置であって、
   前記の各接続線が先ず前記複数の超音波プローブ内の同じ番号を持つ一組の信号ピンを一緒に接続し、次いで該一組を前記送受信ビーム形成装置の対応する信号チャンネルに接続している、超音波プローブ切換え装置。
2. 前記の各超音波プローブの信号ピンの数が前記送受信ビーム形成装置のチャンネルの数に等しい、請求項１記載の超音波プローブ切換え装置。
3. 前記超音波プローブ切換え装置は更に、１つ以上のマルチプレクサ回路モジュールを有しており、各マルチプレクサ回路モジュールは、超音波トランスデューサ素子の数が送受信ビーム形成装置のチャンネルの数よりも多い超音波プローブの中に配置され、且つ該超音波プローブの複数の信号ピンと複数の超音波トランスデューサ素子との間に配置されている、請求項２記載の超音波プローブ切換え装置。
4. 前記超音波プローブ切換え装置は更に、１つ以上の多チャンネル・スイッチング回路モジュールを有しており、各多チャンネル・スイッチング回路モジュールは、超音波トランスデューサ素子の数が送受信ビーム形成装置のチャンネルの数に等しいか又はそれより少ない超音波プローブの中に配置され、且つ該超音波プローブの複数の信号ピンと複数の超音波トランスデューサ素子との間に配置されている、請求項３記載の超音波プローブ切換え装置。
5. 更に、前記複数のマルチプレクサ回路モジュール又は前記複数の多チャンネル・スイッチング回路モジュールの各々を正規動作モードに又はオフ・モードになるように制御するための制御モジュールを有している請求項４記載の超音波プローブ切換え装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の超音波プローブ切換え装置を有する超音波イメージング・システム。