JP2015524295A - 負荷、特に、超音波トランスデューサを駆動するドライバ装置及び駆動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の別個の容量性負荷素子（５２）を有する負荷（５２）、特に、複数のトランスデューサ素子（５２）を有する超音波トランスデューサのためのドライバ装置（４０）に係る。ドライバ装置は、自身を電源（４８）へ接続する入力端子（４４，４６）と、自身を負荷素子（５２）の１つへ夫々接続する複数の出力端子（５０）と、第１の入力端子（４４）へ接続される第１の制御可能なスイッチ（５４）と、互いに直列に接続された第２の制御可能なスイッチ（６０）及び抵抗（５８）を夫々有する複数の駆動素子（４２）とを有する。駆動素子（４２）の夫々は、第１の制御可能なスイッチ（５４）へ、及び第２の入力端子（４６）へ直列に接続され、出力端子（５０）の夫々は、負荷素子（５２）に給電するために駆動素子（４２）の１つへ接続される。

Description

本発明は、複数の別個の容量性負荷素子を有する負荷、特に、複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサのためのドライバ装置及び対応する駆動方法に係る。更に、本発明は、超音波装置に係る。

３次元イメージングトランスデューサのための超音波トランスデューサの分野において、プローブは、音響トランスデューサ素子の２次元アレイを組み込むことによって設計される。トランスデューサ素子は、典型的に、圧力波を発する圧電材料から形成される。トランスデューサ素子は、通常は、３次元イメージングのための超音波反射を検出するためにも使用される。トランスデューサ素子は、典型的に、トランスデューサ素子を別々に駆動するドライバ素子を組み込んだＡＳＩＣによって制御又は駆動される。

既存の３Ｄ超音波トランスデューサは、経皮及び経食道イメージングのために使用され、２乃至１０ＭＨｚの範囲においてイメージング周波数を供給する。このイメージング周波数範囲において、トランスデューサ素子を駆動するＡＳＩＣは、単一のトランスデューサ素子のアレイに対応するアレイにおいて音響信号を制御、送信及び受信する回路を有するよう設計される。トランスデューサ素子のサイズは、特定の用途のイメージング要件、すなわち、超音波トランスデューサの視野及び周波数、によって決定される。典型的に、２次元アレイにおけるトランスデューサ素子のピッチは１００から３００μｍの間である。

カテーテルベースのイメージング装置及びシステムに関し、現在利用可能なイメージングトランスデューサプローブは大きすぎ、臓器内、例えば、心臓内の必要な２次元及び３次元のイメージングを提供するために、２つの低い周波数で動作する。特に、心臓を検査するための用途に関し、トランスデューサプローブは、アブレーションプロシージャ及び器質的心臓治療のためにガイダンス及び位置情報を提供する必要がある。そのような用途は、必要とされるイメージング特性を提供するために、より高い周波数、例えば、１５〜６０ＭＨｚを必要とする。更に、カテーテルベースの用途の周波数及びサイズの要件を達成するよう、容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer，ＣＭＵＴ）が圧電トランスデューサ素子に代えて用いられ得る。ＣＭＵＴは、圧電材料よりも高い周波数及び小さい寸法で適度な音響性能を提供することができ、且つ、安価な半導体加工技術により製造され得る。

ドライバ装置の大きさを低減する可能性は、国際公開第２００６／０２６４７４７（Ａ１）号パンフレット（特許文献１）から知られる。このドライバ装置のマイクロビームフォーマチャネルは、共通の電圧源又は共通の電流源を有するクラスタにまとめられる。しかしながら、ＡＳＩＣにおいて集積される大量の高電圧トランジスタにより、ドライバ装置のサイズは、カテーテルベースのトランスデューサプローブにおいて収容されるには依然として大きすぎる。

国際公開第２００６／０２６４７４７（Ａ１）号パンフレット

従って、本発明の目的は、複数の別個の容量性負荷素子を有する負荷を駆動するための、低減されたサイズを有する改善されたドライバ装置、及び対応する駆動方法を提供することである。

本発明の一態様に従って、複数の別個の容量性負荷素子を有する負荷、特に、複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサのためのドライバ装置であって、
当該ドライバ装置を電源へ接続する入力端子と、
当該ドライバ装置を負荷素子の１つへ夫々接続する複数の出力端子と、
前記入力端子のうちの第１の入力端子へ接続される第１の制御可能なスイッチと、
互いに直列に接続された第２の制御可能なスイッチ及び抵抗を夫々有する複数の駆動素子と
を有し、
前記駆動素子の夫々は、前記第１の制御可能なスイッチへ、及び前記入力端子のうちの第２の入力端子へ直列に接続され、前記出力端子の夫々は、前記負荷素子に給電するために前記駆動素子の１つへ接続される、ドライバ装置が提供される。

本発明の他の態様に従って、複数の別個の容量性負荷素子を有する負荷、特に、複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサを駆動する駆動方法であって、
前記負荷要素をドライバ装置へ接続するステップと、
単一の制御可能なスイッチを介して前記容量性負荷素子を第１の電圧レベルへ接続するステップと、
前記容量性負荷素子の１つに夫々付随する複数の制御可能なスイッチを介して前記容量性負荷を個々に第２の電圧レベルへ接続するステップと
を有する駆動方法が提供される。

本発明の更なる他の態様に従って、複数のトランスデューサ素子、特に、トランスデューサ素子のアレイを有する超音波トランスデューサと、前記トランスデューサ素子を個々に駆動する、本発明に従って提供される少なくとも１つのドライバ装置とを有する超音波装置が提供される。

本発明の好適な実施形態は、従属請求項において定義される。請求される方法は、請求される装置と且つ従属請求項において定義されるのと同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解されるべきである。

本発明は、単一の高電圧トランジスタを介して容量性負荷を充電又は放電し、出力端子に個別的に付随する第２の高電圧トランジスタを用いて容量性負荷素子を個々に放電又は充電するとの考えに基づく。容量性負荷素子の全てが単一の高電圧トランジスタを介して充電又は放電されるので、集積されるトランジスタ素子の総量は低減され得る。従って、本発明に従うドライバ装置及び駆動方法によれば、ドライバ装置のサイズは有意に低減され得る。

好適な実施形態において、前記出力端子は、前記抵抗と前記第２の制御可能なスイッチとの間のノードへ夫々接続される。この特別の接続によれば、前記容量性負荷素子は抵抗によって互いから離され、それにより、前記容量性負荷素子は、互いに干渉することなく且つ音響エネルギを引き起こすことなく、ゆっくりと充電され且つ容易に個別的に放電され得る。

更なる実施形態において、当該ドライバ装置は、前記第２の制御可能なスイッチを制御するために該第２の制御可能なスイッチの夫々に付随する複数のスイッチ制御素子を更に有する。前記スイッチ制御素子は、前記容量性負荷素子を個別的に充電又は放電するために前記第２の制御可能なスイッチを個別的に制御するよう設けられる。

更なる実施形態において、前記第１の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を充電するよう設けられ、前記第２の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を個々に放電するよう設けられる。これは、低い制御労力により個別的に超音波トランスデューサ素子を駆動して、２又は３次元圧力波を提供するための簡単な解決法である。

更なる実施形態において、前記第２の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を個々に充電するよう設けられ、前記第１の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を放電するよう設けられる。これは、低い制御労力により個別的に超音波トランスデューサ素子を駆動して、２又は３次元圧力波を提供するための簡単な解決法である。

更なる実施形態において、前記スイッチ制御素子は、時間的に交互に前記第２の制御可能なスイッチを切り換えるよう構成される。これは、高品質の３次元イメージングのための３次元圧力パルスを提供する実際的な解決法である。

更なる実施形態において、前記スイッチ制御素子は、前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチが一時的に同時に導通するように、前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチを制御するよう構成される。これは、駆動素子間のクロストークを最小限にする。

更なる実施形態において、前記駆動素子の夫々は、前記第２の制御可能なスイッチへ接続される受信回路を有する。これは、当該ドライバ装置のサイズを更に低減するために、前記駆動素子によって、前記容量性負荷素子を駆動し、超音波反射を検出する可能性である。

更なる実施形態において、前記第２の制御可能なスイッチの夫々は、第３の制御可能なスイッチを介して前記第２の入力端子へ接続され、前記受信回路の夫々は、前記第２の制御可能なスイッチの夫々と前記第３の制御可能なスイッチの夫々との間のノードへ接続される。これは、前記受信回路をアクティブ及び非アクティブにするために超音波反射を検出するよう前記受信回路及び前記容量性負荷素子を離接する簡単な解決法である。

更なる実施形態において、前記スイッチ制御素子は、当該ドライバ装置の駆動モードにおいて、前記第３の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチを導通状態において切り換えるよう構成される。これは、低い制御労力により当該ドライバ装置の駆動モードをアクティブにする実際的な可能性である。

更なる実施形態において、前記スイッチ制御素子は、前記受信回路がアクティブにされる受信モードにおいて、前記第２の制御可能なスイッチを導通状態において及び前記第３の制御可能なスイッチを非導通状態において切り換えるよう構成される。これは、低い制御労力により当該ドライバ装置の駆動モードから当該ドライバ装置の受信モードへ切り換える有用な解決法である。

更なる実施形態において、前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチは、１つの単独半導体デバイスにおいて一体化される。これは、カテーテルベースのイメージング超音波トランスデューサのための小型のドライバ装置を提供する解決法である。

上述されたように、本発明は、３次元超音波イメージングのためのトランスデューサ素子のような複数の別個の容量性負荷素子を駆動するドライバ装置であって、前記別個の容量性負荷素子が個別に駆動され得且つ当該ドライバ装置のサイズが低減され得るドライバ装置を提供する。ドライバ装置の大きさの低減は、容量性負荷素子が全て、第１の制御可能なスイッチを介して１回のステップで充電され、第２の制御可能なスイッチによって個別に放電されることで、達成される。よって、スイッチの量及びドライバ装置のサイズは低減され得る。

本発明のそれら及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

超音波トランスデューサのトランスデューサ素子を駆動する既知のドライバ装置の略ブロック図を示す。 別個のトランスデューサ素子を個別的に駆動する複数の駆動素子を有するドライバ装置を示す。 図２に示されたドライバ装置の制御可能なスイッチのタイミング図及びトランスデューサ素子に給電する出力電圧を示す。 トランスデューサ素子を駆動し且つトランスデューサ素子による超音波反射を測定するドライバ装置の略ブロック図を示す。

図１は、超音波トランスデューサ素子１２を駆動する既知のドライバ装置１０を示す。ドライバ装置１０は、ドライバ装置１０を電源１８へ接続する供給接続として入力端子１４，１６を有する。電源１８は、供給電圧Ｖ１０をドライバ装置１０へ供給する。この特定の実施形態において、第２の入力端子１６及び電源１８は夫々、接地レベル２０へ接続されている。

ドライバ装置１０は、ドライバ装置１０を超音波トランスデューサ素子１２へ接続する出力端子２２を有する。ドライバ装置１０は、互いに直列に接続されている２つの制御可能なスイッチ２４，２６を有する。出力端子２２は、それら２つの制御可能なスイッチ２４，２６の間のノード２８へ接続されている。制御可能なスイッチ２４，２６は、異なる電圧レベルを出力端子２２へ供給するハーフブリッジを形成する。制御可能なスイッチ２４，２６は、制御入力部を介して制御ユニット３０へ接続されている。制御ユニット３０は、制御信号によって制御可能なスイッチ２４，２６を制御し、制御ユニット３０と第１の制御可能なスイッチ２４との間に接続されているレベルシフタ３２によって交互に切り換えられる。

異なる電圧レベル、この場合にＶ１０及び接地を超音波トランスデューサ素子１２へ供給することによって、超音波トランスデューサ素子１２は、交互に充電及び放電され、制御信号の及び制御可能なスイッチ２４，２６のスイッチング周波数に対応する周波数を有する圧力波を供給する。

制御可能なスイッチ２４，２６は、異なる導電タイプを有する高電圧半導体トランジスタとして形成される。高電圧トランジスタは、典型的に、ドライバ装置１０の大きさを低減するようＡＳＩＣのような半導体デバイスにおいて集積される。トランスデューサ素子のアレイのような複数のトランスデューサ素子１２を駆動するために、対応する量のドライバ装置１０が１つのＡＳＩＣにおいて集積されるべきであり、且つ、互いから絶縁される必要があり、それにより、そのようなＡＳＩＣのチップ面積は典型的に大きい。

図２は、全体的に４０によって表されている、複数のトランスデューサ素子を駆動するためのドライバ装置の略ブロック図を示す。ドライバ装置４０は、複数の駆動素子４２，４２′を有する。図２において、一例として、２つの駆動素子４２，４２′が示されているが、ドライバ装置４０は、典型的に、トランスデューサ素子の１つのパッチ内で駆動されるトランスデューサ素子の量に対応して、例えば、３６個の駆動素子のように、２よりも多い駆動素子４２，４２′を有する。完全なトランスデューサプローブは、多くのトランスデューサパッチ及び例えば１０００個のトランスデューサ素子を含む。トランスデューサ素子は、１つのパッチにおける少数のトランスデューサ素子のために低減される面積利用率の最適化と、第１及び第２の制御可能なスイッチのオーバラップ時間による大きいパッチのために低減される電力損失とを達成するよう、望ましくは、約、例えば６×６個の要素のパッチにおいて配置される。ドライバ装置４０は、ドライバ装置４０を電源４８へ接続する供給接続として入力端子４４，４６を有する。電源４８は、ドライバ装置４０を駆動するために供給電圧Ｖ２０を供給する。この場合に、第２の入力端子４６，４６′及び電源４８は夫々、接地へ接続されているが、特定の実施形態では、入力端子４６，４６′はまた、異なる電圧レベルへ接続され得る。

駆動素子４２，４２′は夫々、トランスデューサ素子５２，５２′を個別的に駆動するよう出力端子５０，５０′へ接続されている。トランスデューサ素子５２，５２′は、典型的に、超音波トランスデューサを形成するよう且つ２又は３次元の圧力波を供給するようトランスデューサ素子の１又は２次元のアレイにおいて集積される。

ドライバ装置４０は、第１の入力端子４４へ接続され、スイッチ制御ユニット５６によって制御される第１の制御可能なスイッチ５４を有する。駆動素子４２，４２′は夫々、第１の制御可能なスイッチ５４へ接続されている。駆動素子４２，４２′は、互いに並列に接続されており、夫々が、第１の制御可能なスイッチ５４と第２の出力端子４６との間に直列に接続されている抵抗５８及び第２の制御可能なスイッチ６０を有する。抵抗５８，５８′と第２の制御可能なスイッチ６０，６０′との間のノード６２，６２′は、トランスデューサ素子５２，５２′の夫々へ出力電圧を供給するよう駆動素子４２，４２′の夫々の出力端子５０，５０′へ接続されている。第２の制御可能なスイッチ６０，６０′は夫々、スイッチ制御ユニット６４，６４′によって供給される制御信号を介して制御される。ドライバ装置４０は、第１の制御可能なスイッチ５４及び第２の制御可能なスイッチ６０，６０′を切り換えるようスイッチ制御ユニット５６，６４，６４′を制御する制御ユニット６６を有する。レベルシフタ６８は、第１の制御可能なスイッチ５４及び第２の制御可能なスイッチ６０，６０′を切り換えるよう制御ユニット６６と第１の制御可能なスイッチ５４のスイッチ制御ユニット５６との間に接続されている。

ドライバ装置４０の動作の間、第１の制御可能なスイッチ５４はオンされ、すなわち、導通状態へ切り換えられ、一方、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′はオフされ、すなわち、非導通状態へ切り換えられる。第１の制御可能なスイッチ５４のこのオン時間の間、出力端子５０，５０′は抵抗５８，５８′を介して電源４８へ接続されている。このオン時間の間、容量性負荷素子４２，４２′、すなわち、トランスデューサ素子５２，５２′は抵抗５８，５８′を介して充電される。トランスデューサ素子５２，５２′が電圧Ｖ２０に充電された後、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′は、出力端子５０，５０′を第２の入力端子４６へ接続することによって個別的に容量性負荷素子４２，４２′、すなわち、トランスデューサ素子５２，５２′を放電するよう、個別的にオンされる。第１の制御可能なスイッチ５４は、抵抗５８，５８′での電力損失を減らすよう、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′がオンされるより前に、又は第２の制御可能なスイッチ６０，６０′がオンされるのと同時にオフされてよい。代替的に、第１の制御可能なスイッチ５４は、トランスデューサ素子５２，５２′の間のクロストークを低減するよう、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′が導通状態へとオンされる場合に依然として導通していてよい。トランスデューサ素子５２，５２′及び抵抗５８，５８′の容量に起因して、トランスデューサ素子５２，５２′の充電は、第１の制御可能なスイッチ５４を介して同時に且つ比較的ゆっくりと行われる。充電の低い周波数によれば、有意な音響圧力はトランスデューサ素子５２，５２′によって生成されない。トランスデューサ素子５２，５２′の高速な放電の間、圧力波は、トランスデューサ素子５２，５２′によって個々に生成される。

駆動素子４２，４２′は、ドライバ装置４０の異なるチャネルを形成し、夫々のチャネルは、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′をアクティブにするための個別的なスイッチ制御ユニット６４，６４′を含む。第２の制御可能なスイッチ６０，６０′のスイッチングのタイミングに依存して、超音波トランスデューサによって発せられる圧力波は、古典的な手法で導かれて焦点を合わせられ得る。

第１の制御可能なスイッチ５４及び第２の制御可能なスイッチ６０，６０′は、異なる導電タイプを有する高電圧トランジスタである。図２に示される場合に、第１の制御可能なスイッチ５４はｐＭＯＳトランジスタであり、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′はｎＭＯＳトランジスタである。代替の実施形態では、導電タイプは逆であることができる。

典型的に、トランスデューサ素子５２，５２′は、ドライバ装置４０により一体化され、ともに近くに配置される。従って、異なるチャネルは、互いに対して短いタイミング遅延を有してアクティブにされ得る。第１の制御可能なスイッチ５４の制御は、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′の制御に対して最適化され得る。第１の制御可能なスイッチ５４及び第２の制御可能なスイッチ６０，６０′のオン時間のオーバラップは最小限に又は最適化されるべきである。特定の実施形態において、第１の制御可能なスイッチ５４は、異なる駆動素子４２，４２′の間のクロストークを最小限にするよう、第２の制御可能なスイッチの切換の間でオンされる。レベルシフタ６８のタイミングは、抵抗５８，５８′がドライバ装置４０を短絡から守るので、図１に示されるドライバ装置１０において見られるほどクリティカルでない。従って、レベルシフタ６８は、タイムクリティカルでない簡単な回路であってよい。

代替の実施形態では、入力端子４４は接地へ接続され、入力端子４６，４６′は電源４８へ接続され、トランスデューサ素子５２，５２′は、第２の制御可能なスイッチ６０を介して個別的に充電され、そして、第１の制御可能なスイッチ５４を介して放電される。

図３は、３つのトランスデューサ素子を駆動するための３つの駆動素子４２を有するドライバ装置４０のタイミング図を示す。

図３において、第１の制御可能なスイッチ５４を駆動する駆動信号Ｖ１が概略的に示されており、３つの駆動信号Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、３つの異なる駆動素子４２の第２の制御可能なスイッチ６０を駆動するよう概略的に示されている。更に、３つの駆動素子４２の異なる出力端子５０の出力電圧Ｖｏｕｔが概略的に示されている。

ｔ１で、第１の制御可能なスイッチ５４はオンされ、すなわち、導通状態へ切り換えられ、一方、第２の制御可能なスイッチ６０はオフされ、すなわち、非導通状態へ切り換えられる。電圧Ｖｏｕｔは、トランスデューサ素子５２が同時に充電される間、ゆっくりと増大する。ｔ２で、第２のトランジスタ６０の１つが、駆動信号Ｖ４によって示されるようにオンされる。ｔ２で、この第２のトランジスタに付随する各自のトランスデューサ素子５２は、ｔ２での出力電圧Ｖｏｕｔの急降下によって示されるように、急速に放電される。ｔ３で、第２の制御可能なスイッチのうちの第２の１つは、各自の駆動信号Ｖ２によって示されるようにオンされ、関連するトランスデューサ素子５２は、ｔ３での出力電圧Ｖｏｕｔの急降下によって示されるように放電される。ｔ４で、第２の制御可能なスイッチのうちの第３の１つは、各自の駆動信号Ｖ３によって示されるようにオンされ、関連するトランスデューサ素子５２は、出力電圧Ｖｏｕｔによって概略的に示されるように放電される。ｔ５で、第１の制御可能なスイッチ５４及び３つの第２の制御可能なスイッチ６０はオフされる。ｔ２からｔ５の間のフェーズの間、超音波トランスデューサの圧力波は生成される。ｔ５で、全ての制御可能なスイッチ５４，６０はオフされ、ドライバ装置４０はリード（read）モードにおいて切り換えられる。リードモードの間、トランスデューサ素子５２は、以下で記載されるようにドライバ装置４０によって検出され得るトランスデューサ素子５２における反射電流を引き起こす超音波反射を検出する。ｔ１′で、トランスデューサ素子５２の充電が再び始まる。この実施形態では、ｔ５で、第２の制御可能なスイッチ６０は、次の受信モードのためにオフされるが、超音波トランスデューサ素子５２の電流を検出するための受信回路に依存して、第２の制御可能なスイッチ６０は、代替的に、受信モードの間オンされたままであってよい。

図４は、トランスデューサ素子５２の超音波反射を検出する受信素子を含むドライバ装置４０の実施形態を示す。同じ要素は同じ参照符号によって表され、ここでは単に相違点が詳細に説明される。

図４に示されるドライバ装置４０は、５つの検出素子４２，４２′，４２′′，４２′′′，４２′′′′を有する。駆動素子の唯１つ４２のみが詳細に示され、他の駆動素子４２′，４２′′，４２′′′，４２′′′′は概略的に示される。

第３の制御可能なスイッチ７０が、第２の制御可能なスイッチ６０と第２の入力端子４６との間に接続されている。受信回路７２は、第２の制御可能なスイッチ６０と第３の制御可能なスイッチ７０との間のノード７４へ接続されている。スイッチ制御ユニット６４は、第３の制御可能なスイッチ７０を制御するよう第３の制御可能なスイッチ７０へ接続されている。第３の制御可能なスイッチ７０は、好適には、低電圧トランジスタである。

図３に示されるｔ２からｔ５の間のドライバ装置４０の駆動モードにおいて、夫々の駆動素子４２の第３の制御可能なスイッチ７０は、導通状態へとオンされ、受信回路７２はオフされ、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′は、音響波を生成するよう導通状態へとオンされる。第２の制御可能なスイッチ６０，６０′は、駆動モードにおいてカスケード段として動作し、ノード７４を高電圧から阻止し、それにより、受信回路７２は低電圧部品から形成され得る。この駆動モードの間、音響圧力波は上述されたように供給される。図３に示されるｔ５からｔ１′の間の受信モードの間、第２の制御可能なスイッチ６０，６０′は導通したままであり、第３の制御可能なスイッチ７０は非導通状態へとオフされる。受信回路７２はアクティブにされ、トランスデューサ素子５２によって生成される電流は、トランスデューサ電流を検出するよう且つ夫々の超音波反射を検出するよう第２の制御可能なスイッチ６０を介して受信回路７２へ流れ込む。受信回路７２は、この場合に、低い入力インピーダンスを有するトランスインピーダンスとして機能してよい。よって、図４に示されるドライバ装置４０は、焦点を合わせられた圧力波を供給するようトランスデューサ素子５２を駆動することができ、更には、超音波反射を検出することができる。

更なる実施形態において、ドライバ装置４０は、第１の制御可能なスイッチ５４に付随する１つの第４の制御可能なスイッチ７６、１つの第５の制御可能なスイッチ７８、及び第２の受信回路８０を有する。第４の制御可能なスイッチ７６及び第５の制御可能なスイッチ７８は、スイッチ制御ユニット８２によって制御される。第４の制御可能なスイッチ７６及び第５の制御可能なスイッチ７８は、第１の制御可能なスイッチ５４と第２の入力端子４６との間に直列に接続される。第２の受信回路８０は、第４の制御可能なスイッチ７６と第５の制御可能なスイッチ７８との間のノード８４へ接続される。第２の受信回路８０は、ドライバ装置４０の受信モードにおいてアクティブにされ、駆動素子４２，４２′，４２′′，４２′′′，４２′′′′の間のクロストークを更に最小限にする低いインピーダンスをもたらす。

本発明は、図面及び前述の説明において例示及び記載されてきたが、そのような例示及び記載は限定ではなく実例として解されるべきであり、本発明は、開示されている実施形態に制限されない。開示されている実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求されている発明を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。

特許請求の範囲において、語「有する」は、他の要素又は動作の存在を除外せず、要素を単称形で呼ぶことは、そのような要素の複数個の存在を除外しない。単一の要素又は他のユニットが、特許請求の範囲において挙げられている複数の項目の機能を満足してよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその部分として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体において記憶／分配されてよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介するような他の形態においても分配されてよい。

特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するよう解釈されるべきではない。

ドライバ装置の大きさを低減する可能性は、国際公開第２００６／０２６４７４７（Ａ１）号パンフレット（特許文献１）から知られる。このドライバ装置のマイクロビームフォーマチャネルは、共通の電圧源又は共通の電流源を有するクラスタにまとめられる。しかしながら、ＡＳＩＣにおいて集積される大量の高電圧トランジスタにより、ドライバ装置のサイズは、カテーテルベースのトランスデューサプローブにおいて収容されるには依然として大きすぎる。
米国特許第４８４１４９２（Ａ）号明細書（特許文献２）は、リニア又はフェーズドアレイから送信される場合に集束超音波形態の選択されたパーセントのガウシアン・アポタイゼーションを達成するアポタイゼーション減衰回路を開示する。回路は、１つの抵抗がトランスデューサアレイ内の各素子のドライバの間に位置付けられている抵抗列を使用する。抵抗列の夫々のノードは、１つのドライバのための基準電位入力として機能する。
米国特許第３９８９９６３（Ａ）号明細書（特許文献３）は、超音波信号を送信及び受信するよう１又はそれ以上の圧電トランスデューサを循環的に動作させる制御回路を開示する。回路は、誘導コイルと直列に、各サイクルの間に短時間導通するようタイミング回路によって制御される電力トランジスタを有する。

国際公開第２００６／０２６４７４７（Ａ１）号パンフレット 米国特許第４８４１４９２（Ａ）号明細書 米国特許第３９８９９６３（Ａ）号明細書

Claims (14)

1. 複数の別個の容量性負荷素子を有する負荷、特に、複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサのためのドライバ装置であって、
   当該ドライバ装置を電源へ接続する入力端子と、
   当該ドライバ装置を負荷素子の１つへ夫々接続する複数の出力端子と、
   前記入力端子のうちの第１の入力端子へ接続される第１の制御可能なスイッチと、
   互いに直列に接続された第２の制御可能なスイッチ及び抵抗を夫々有する複数の駆動素子と
   を有し、
   前記駆動素子の夫々は、前記第１の制御可能なスイッチへ、及び前記入力端子のうちの第２の入力端子へ直列に接続され、前記出力端子の夫々は、前記負荷素子に給電するために前記駆動素子の１つへ接続される、ドライバ装置。
2. 前記出力端子は、前記抵抗と前記第２の制御可能なスイッチとの間のノードへ夫々接続される、
   請求項１に記載のドライバ装置。
3. 前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチを制御するために前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチの夫々に付随する複数のスイッチ制御素子を更に有する
   請求項１又は２に記載のドライバ装置。
4. 前記第１の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を充電するよう設けられ、前記第２の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を個々に放電するよう設けられる、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のドライバ装置。
5. 前記第１の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を放電するよう設けられ、前記第２の制御可能なスイッチは、前記容量性負荷素子を個々に充電するよう設けられる、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のドライバ装置。
6. 前記スイッチ制御素子は、時間的に交互に前記第２の制御可能なスイッチを切り換えるよう構成される、
   請求項５に記載のドライバ装置。
7. 前記スイッチ制御素子は、前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチが一時的に同時に導通するように、前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチを制御するよう構成される、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のドライバ装置。
8. 前記駆動素子の夫々は、前記第２の制御可能なスイッチへ接続される受信回路を有する、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のドライバ装置。
9. 前記第２の制御可能なスイッチの夫々は、第３の制御可能なスイッチを介して前記第２の入力端子へ接続され、前記受信回路の夫々は、前記第２の制御可能なスイッチの夫々と前記第３の制御可能なスイッチの夫々との間のノードへ接続される、
   請求項８に記載のドライバ装置。
10. 前記スイッチ制御素子は、当該ドライバ装置の駆動モードにおいて、前記第３の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチを導通状態において切り換えるよう構成される、
    請求項９に記載のドライバ装置。
11. 前記スイッチ制御素子は、前記受信回路がアクティブにされる受信モードにおいて、前記第２の制御可能なスイッチを導通状態において及び前記第３の制御可能なスイッチを非導通状態において切り換えるよう構成される、
    請求項１０に記載のドライバ装置。
12. 前記第１の制御可能なスイッチ及び前記第２の制御可能なスイッチは、１つの単独半導体デバイスにおいて一体化される、
    請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載のドライバ装置。
13. 複数の別個の容量性負荷素子を有する負荷、特に、複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサを駆動する駆動方法であって、
    前記負荷要素をドライバ装置へ接続するステップと、
    単一の制御可能なスイッチを介して前記容量性負荷素子を第１の電圧レベルへ接続するステップと、
    前記容量性負荷素子の１つに夫々付随する複数の制御可能なスイッチを介して前記容量性負荷を個々に第２の電圧レベルへ接続するステップと
    を有する駆動方法。
14. 複数のトランスデューサ素子、特に、トランスデューサ素子のアレイを有する超音波トランスデューサと、
    前記トランスデューサ素子を個々に駆動する、請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の少なくとも１つのドライバ装置と
    を有する超音波装置。

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