Системы и способы для ультразвуковых устройств, включая множество антенных решеток преобразователя изображения

Авторы патента:


Системы и способы для ультразвуковых устройств, включая множество антенных решеток преобразователя изображения
Системы и способы для ультразвуковых устройств, включая множество антенных решеток преобразователя изображения
Системы и способы для ультразвуковых устройств, включая множество антенных решеток преобразователя изображения
Системы и способы для ультразвуковых устройств, включая множество антенных решеток преобразователя изображения

 


Владельцы патента RU 2475891:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС, Н.В. (NL)

Использование: для формирования ультразвукового диагностического изображения. Сущность: заключается в том, что предложено ультразвуковое преобразовательное устройство (12, 42) для формирования диагностических изображений. Это ультразвуковое преобразовательное устройство (12, 42) включает в себя корпус (24, 54), множество антенных решеток (30, 32, 60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения, устройство (36, 66) контроллера преобразователя, средство (34, 64) выбора для указания устройству (36, 66) контроллера преобразователя выбранной одной из множества антенных решеток (30, 32, 60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения и устройство (16, 70) связи для посылки данных ультразвукового изображения и для приема данных для передачи в волновой форме и/или данных управления. Ультразвуковое преобразовательное устройство (12, 42) может также включать в себя устройство (38) мультиплексора и/или устройство (68) формирования микролуча. Антенные решетки (30, 32, 60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения могут быть различных типов, могут иметь различные рабочие характеристики и/или различные рабочие режимы. Технический результат: обеспечение возможности проводить ультразвуковое обследование, используя различные типы антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения, без необходимости смены преобразовательного устройства и без необходимости хранить преобразовательное устройство во время проведения обследований. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее раскрытие относится к системам формирования ультразвукового диагностического изображения, основанным на преобразователях. Более конкретно, настоящее изобретение относится к ультразвуковым преобразовательным устройствам или системам и к связанным с ними способам, которые включают в себя и/или облегчают использование множества дискретных антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения, которые расположены относительно отдельного ультразвукового преобразовательного устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы формирования ультразвукового диагностического изображения позволяют специалистам-медикам проводить осмотр внутренних органов пациентов, не прибегая к внутриполостной исследовательской хирургии. Системы формирования ультразвукового диагностического изображения типично включают в себя множество типов преобразовательных устройств, каждое из которых имеет различную способность по получению данных изображения, рабочие характеристики и/или рабочие режимы. Преобразовательные устройства могут быть через кабели подсоединены к центральной системе.

Ультразвуковые обследования часто требуют более чем одного типа преобразовательных устройств. Например, специалист по УЗИ может использовать первое ультразвуковое преобразовательное устройство, имеющее криволинейную антенную решетку преобразовательных элементов для выполнения первой части ультразвуковых обследований. Затем этот специалист по УЗИ может убрать первое ультразвуковое преобразовательное устройство и заменить его вторым ультразвуковым преобразовательным устройством, имеющим линейную фазированную антенную решетку преобразовательных элементов для выполнения второй части ультразвуковых обследований. Смена ультразвуковых преобразовательных устройств может быть необходима, потому что преобразовательные устройства имеют различные характеристики, например, такие как межреберное проникновение.

Альтернативно, специалист по УЗИ может использовать первое ультразвуковое преобразовательное устройство, включающее в себя антенную решетку ультразвукового преобразователя получения данных изображения, которая работает на большой средней частоте, что дает высокое разрешение получаемых данных изображения. Затем этот специалист может убрать первое ультразвуковое преобразовательное устройство и заменить его вторым ультразвуковым преобразовательным устройством, которое работает на меньшей средней частоте. Работающая на меньшей средней частоте антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения имеет меньшее разрешение получаемых данных изображения, однако менее низкочастотное преобразовательное устройство способно проникать на более глубокие расстояния.

Кроме того, определенные протоколы ультразвуковой диагностики требуют от специалиста по УЗИ смены ультразвуковых преобразовательных устройств во время обследования. Однако смена ультразвуковых преобразовательных устройств может быть неудобна, особенно при работе с подвижными системами формирования ультразвукового диагностического изображения, при которой от специалиста по УЗИ требуется физически перемещать множество преобразовательных устройств к месту проведения обследования. Кроме того, преобразовательные устройства по окончании использования должны быть помещены в соответствующее место для хранения, что особенно неудобно во время выполнения внутриоперативных процедур в стерильном поле.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее раскрытие предлагает предпочтительные способы, устройства и системы для работы со множеством дискретных антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения, которые расположены относительно отдельного ультразвукового преобразовательного устройства. В соответствии с иллюстративными вариантами исполнения предложено ультразвуковое преобразовательное устройство, которое включает в себя корпус, множество антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения, средство выбора для указания устройству контроллера преобразователя одной антенной решетки, выбранной из множества антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения, устройство контроллера для связи с выбранной антенной решеткой ультразвукового преобразователя получения данных изображения и устройство связи для связи с центральной системой. Устройство связи может включать в себя кабель или беспроводной интерфейс.

В некоторых вариантах исполнения множество антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения содержат пассивные антенные решетки преобразовательных элементов. Устройство контроллера принимает передаваемые волновые сигналы от центральной системы через устройство связи и подает передаваемые волновые сигналы на выбранную антенную решетку ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Выбранная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения передает соответствующие акустические сигналы и принимает эхо-сигналы, отражаемые целью. Принятые эхо-сигналы вызывают генерацию, посредством преобразовательных элементов, соответствующих сигналов, которые подаются на устройство контроллера для передачи их устройством связи на центральную систему.

В некоторых вариантах исполнения множество антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения содержат мультиплексные антенные решетки преобразовательных элементов. Устройство контроллера принимает передаваемые волновые сигналы, а также данные управления мультиплексора от центральной системы через устройство связи. Устройство контроллера подает соответствующие передаваемые волновые сигналы на мультиплексную антенную решетку, указанную данными управления, которая передает соответствующие акустические сигналы и принимает эхо-сигналы, которые отражены целью. Принятые эхо-сигналы вызывают генерацию, посредством преобразовательных элементов, соответствующих сигналов, которые подаются на устройство контроллера для передачи их устройством связи на центральную систему.

В некоторых вариантах исполнения преобразовательное устройство включает в себя устройство формирователя микролуча, включающее в себя множество формирователей микролуча, которые подсоединены к одной из множества антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Каждый из формирователей микролуча электрически связан с устройством контроллера. Устройство контроллера принимает передаваемые волновые сигналы, а также данные управления формирователя микролуча через устройство связи и подает соответствующие передаваемые волновые сигналы, а также сигналы управления на соответствующий формирователь микролуча, который подает передаваемые сигналы сформированного луча на выбранную антенную решетку ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Выбранная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения передает соответствующие акустические сигналы и принимает эхо-сигналы, которые отражены целью. Принятые эхо-сигналы вызывают создание элементами преобразователя соответствующих сигналов преобразователя, которые подаются на устройство формирователя микролуча для обработки. Устройство формирователя микролуча подает сигналы сформированного луча формирователя на устройство контроллера для передачи их устройством связи на центральную систему.

В некоторых вариантах исполнения устройство контроллера выполняет операции обработки сигналов, созданных элементами преобразователя, до передачи их на центральную систему. Примеры таких операций обработки включают в себя вторичные операции формирования луча, приведение сигналов к нужному виду, полосовая фильтрация, детектирование, аналого-цифровые преобразования и/или операции сжатия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В качестве помощи специалистам в данной области техники в изготовлении и использовании описываемых преобразовательных устройств и связанных с ними способов используются ссылки на сопроводительные чертежи, в которых:

Фиг. 1 представляет собой схему иллюстративной системы формирования ультразвукового изображения, изготовленную в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 представляет собой схему устройства иллюстративного ультразвукового преобразовательного устройства по фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой схему другой иллюстративной системы формирования ультразвукового изображения в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 4 представляет собой схему устройства иллюстративного ультразвукового преобразовательного устройства по фиг. 3.

ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В соответствии с иллюстративными вариантами осуществления по настоящему изобретению представлено ультразвуковое преобразовательное устройство, предназначенное для формирования анатомических изображений, которое включает в себя корпус, множество антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения, под-устройство формирователя микролуча, устройство мультиплексора, под-устройство устройства контроллера преобразователя, средство выбора для указания выбранной одной из множества антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения устройству контроллера преобразователя и устройство связи для соединения с центральной системой. Множество антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения могут быть различных типов, могут иметь различные рабочие характеристики и/или различные режимы работы.

На фиг. 1 общая иллюстративная система ультразвукового обследования обозначена позицией 10. Система ультразвукового обследования 10 включает в себя ультразвуковое преобразовательное устройство 12, которое электрически связано с центральной системой 14 через устройство 16 связи. В некоторых вариантах исполнения устройство 16 связи включает в себя многожильный кабель и/или беспроводной интерфейс.

Центральная система 14 производит обработку данных ультразвукового изображения, переданных преобразовательным устройством 12, и создает соответствующие изображения. Центральная система 14, которая обычно включает в себя центральный процессор и/или контроллер - в целях настоящего изобретения включает в себя также устройство 18 обработки сигнала, который электрически связан с интерфейсом 20 пользователя и дисплеем 22. Устройство 18 обработки сигнала генерирует передаваемые волновые сигналы (не показано), а также данные управления (не показано), которые передаются на преобразовательное устройство 12. Устройство 18 обработки сигнала получает данные ультразвукового изображения от преобразовательного устройства 12 через устройство 16 связи и подает соответствующие сигналы изображения на дисплей 22 для представления их специалисту по УЗИ (не показано). Специалист по УЗИ включает интерфейс 20 пользователя для управления рабочими характеристиками преобразовательного устройства 12 и/или для управления характеристиками изображения дисплея 22. Рабочие характеристики преобразовательного устройства 12 могут включать в себя, например, средние частоты, фокусировку по осям, ориентацию плоскости сканирования, а также основные характеристики по частотному спектру.

Обратимся теперь к показанной на фиг. 2 схеме ультразвукового преобразовательного устройства 12 по фиг. 1. Ультразвуковое преобразовательное устройство 12 включает в себя прочный полимерный корпус 24, имеющий первый конец 26 и второй конец 28, причем второй конец 28 отличен от (то есть, противоположен) первого конца 26. Первая антенная решетка 30 ультразвукового преобразователя получения данных изображения расположена относительно первого конца 26 корпуса 24, то есть смежно с первым концом 26. Вторая антенная решетка 32 ультразвукового преобразователя получения данных изображения расположена относительно второго конца 28 корпуса 24, то есть смежно со вторым концом 28. Антенные решетки 30, 32 ультразвукового преобразователя получения данных изображения могут быть образованы керамическими пьезоэлектрическими преобразовательными элементами, пьезоэлектрическими полимерами, такими как поливинилиденфторид (ПВДФ), или микрообработанными ультразвуковыми преобразователями на основе полупроводников (МУП), такими как, например, пьезоэлектрическая (ПМУП) или конденсаторная (КМУП) антенная решетка элементов.

Антенные решетки 30, 32 ультразвукового преобразователя получения данных изображения могут быть как одинакового, так и различного типа. Типы антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения включают в себя фазированные антенные решетки, линейные антенные решетки и криволинейные антенные решетки, каждая из которых может работать таким образом, что акустические сигналы, испускаемые и принимаемые элементами преобразователя, создают картины излучения, локализованные в нужных местах и с желательными характеристиками фокусировки. Фазированные антенные решетки обычно сканируют область внутри сектора (то есть, в виде куска пирога), управляя лучами из неподвижной апертуры, в то время как линейные антенные решетки обычно сканируют прямоугольную область перемещением вторичной апертуры по поверхности антенной решетки. Криволинейные антенные решетки также используют тип сканирования перемещением, но такое перемещение производится по поверхности криволинейной антенной решетки.

В целях настоящего изобретения специально оговаривается, что могут быть использованы различные типы и/или конструкции преобразователей, например, двухмерные и одномерные антенные решетки. Реализация сканирования может выполняться механическими или электронными способами, что хорошо известно специалистам.

Отметим, что обе преобразовательные антенные решетки 30, 32 являются антенными решетками ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Преобразовательные устройства предшествующего уровня техники включают в себя одну антенную решетку ультразвукового преобразователя получения данных изображения и одну или большее количество антенных решеток слежения, которые могут отслеживать положение преобразовательного устройства. Например, патент США № 6142946 (Hossack и др.) описывает преобразовательное устройство, которое содержит одну антенную решетку ультразвукового преобразователя получения данных изображения и две антенные решетки слежения. Между антенными решетками не производится никакого выбора, поскольку все антенные решетки работают одновременно, а получение данных ультразвукового изображения может производить только одна антенная решетка.

Относительно корпуса 24 расположен переключатель 34. Специалист по УЗИ (не показан) может активизировать переключатель 34, чтобы выбрать одну из антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Переключатель 34 электрически связан с устройством 36 контроллера преобразователя, который электрически связан с устройством 38 мультиплексора. Устройство 38 мультиплексора электрически связано также с мультиплексными антенными решетками (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

Активация переключателя 34 вызывает подачу с устройства 36 контроллера преобразователя на устройство 38 мультиплексора передаваемых волновых сигналов, а также сигналов управления мультиплексором, соответствующих выбранной антенной решетке (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Мультиплексные антенные решетки выбранной антенной решетки (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения подают сигналы преобразователя на устройство 38 мультиплексора, который передает эти сигналы преобразователя на устройство 36 контроллера преобразователя. Например, если переключатель 34 установлен на выбор антенной решетки 30 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, то устройство 36 контроллера преобразователя подает передаваемые волновые сигналы, а также сигналы управления мультиплексором на устройство 38 мультиплексора в соответствии с выбором мультиплексных антенных решеток преобразовательных элементов первой антенной решетки 30 ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

Устройство 38 мультиплексора подает сигналы преобразователя, принятые от выбранной антенной решетки (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения на устройство 36 контроллера преобразователя. Устройство 36 контроллера преобразователя передает сигналы преобразователя через устройство 16 связи на центральную систему 14 (показанную на фиг. 1), где данные изображения обрабатываются и выводятся на экран дисплея.

Следующий пример иллюстрирует примерную конфигурацию и использование ультразвукового преобразовательного устройства 12, показанного на фиг. 2. Ультразвуковое преобразовательное устройство 12 может включать в себя две антенные решетки (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения одинакового типа. Сначала специалист по УЗИ (не показан) активизирует переключатель 34, чтобы выбрать первую антенную решетку 30 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, а затем выполняет операции анализа ультразвукового изображения в течение времени, пока предел температуры поверхности не даст знать, что антенная решетка 30 приема и преобразования изображения выключится на время, необходимое для ее остывания.

Устройство 36 тестового контроля содержит температурный датчик (не показан), который включает звуковую и/или визуальную предупредительную сигнализацию (не показано), когда температура выбранной антенной решетки (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения превышает предопределенный порог. После включения предупредительной сигнализации специалист по УЗИ переводит переключатель 34 для включения второй антенной решетки 32 ультразвукового преобразователя получения данных изображения и продолжает выполнение операций анализа ультразвукового изображения, не дожидаясь, когда охладится первая антенная решетка 30 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, и не меняя преобразовательное устройство 12.

В некоторых вариантах исполнения переключатель 34 заменен на схему, которая автоматически определяет, какая из антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения используется в данный момент. Например, переключатель 34 может быть заменен на схему, которая улавливает отражения от поверхности раздела линза-воздух (не показано) перед антенными решетками (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения для определения, работает ли какая-либо из них. Патенты США № 4603702 (Hwang и др.) и № 5654509 (Miele и др.) раскрывают способы, пригодные для определения, какая из антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения используется для создания изображения.

Альтернативно, устройство 36 контроллера преобразователя может делать так, чтобы антенные решетки (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения периодически производили допплеровское сканирование - даже если они находятся не в допплеровском режиме работы - для улавливания тока крови и таким образом - если какая-либо из антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения работает - для указания, таковая имеется.

Кроме того, в некоторых вариантах исполнения настоящего изобретения переключатель 34 установлен на центральной системе 14. Когда этот переключатель 34 расположен относительно центральной системы 14, устройство 18 обработки сигнала подает на устройство 36 контроллера преобразователя указатель типа антенной решетки преобразователя, чтобы обеспечить связь устройства 36 контроллера преобразователя с выбранной одной из антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

Обратимся теперь к фиг. 3, на которой другая иллюстративная система ультразвукового обследования обозначена в целом позицией 40. Система 40 ультразвукового обследования включает в себя ультразвуковое преобразовательное устройство 42, которое по беспроводной связи связано с центральной системой 44. Система 40 ультразвукового обследования также включает в себя устройство 53 дистанционного управления, которое также беспроводно связано с ультразвуковым преобразовательным устройством 42 и/или центральной системой 44.

Центральная система 44 включает в себя устройство 48 обработки сигнала, которое беспроводно связано с ультразвуковым преобразовательным устройством 42. Устройство 48 обработки сигнала также беспроводно связано с интерфейсом 50 пользователя и с дисплеем 52. Устройство 48 обработки сигнала беспроводно обеспечивает данные для передачи в волновой форме, а также данные управления на ультразвуковое преобразовательное устройство 42. Ультразвуковое преобразовательное устройство 42 обеспечивает беспроводную передачу данных ультразвукового изображения (не показано) на устройство 48 обработки сигнала центральной системы 44 для их обработки и вывода на дисплей.

Следует заметить, что при обеспечении антенных решеток сформированного микролуча такие антенные решетки обычно бывают либо как (i) решетки, работающие с реальными передаваемыми волновыми сигналами (то есть, в прямом аналоговом виде), либо как (ii) антенные решетки, работающие с параметризованной версией волнового сигнала (то есть, с цифровыми величинами, отражающими соответствующие параметры, например, среднюю частоту, количество циклов, задержку, форму огибающей и т.п.). При различных способах беспроводной связи предпочтительно использование последнего вида волнового сигнала, по крайней мере, частично, поскольку (i) беспроводной канал является цифровым, и (ii) ограничения, связанные с полосой частот, лучше преодолеваются при использовании параметризованных волновых сигналов. Заметим, что связанные с полосой частот ограничения в способах связи, основанных на проводных линиях, обычно не возникают, позволяя производить передачу реальных волновых сигналов. Таким образом, в настоящем изобретении предпочтительно обрабатываются данные для передачи в волновой форме (в прямом, либо в параметризованном виде), а также данные управления.

Устройство 48 обработки сигнала обрабатывает полученные данные ультразвукового изображения и подает соответствующие сигналы изображения на дисплей 52 для представления их специалисту по УЗИ (не показано). Специалист по УЗИ может включить интерфейс 50 пользователя для управления рабочими характеристиками преобразовательного устройства 42 и/или для управления характеристиками изображения дисплея 52. Кроме того, специалист по УЗИ может включить устройство 53 дистанционного управления для управления рабочими характеристиками и/или режимом работы преобразовательного устройства 42.

Обратимся теперь к фиг. 4, на которой схематически показано преобразовательное устройство 42 по фиг. 3. Ультразвуковое преобразовательное устройство 42 включает в себя прочный полимерный корпус 44, имеющий первый конец 56 и второй конец 58, причем второй конец 58 отличен от (то есть, противоположен) первого конца 56. Первая антенная решетка 60 ультразвукового преобразователя получения данных изображения расположена относительно первого конца 56 корпуса 54, то есть смежно с первым концом 56. Вторая антенная решетка 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения расположена относительно второго конца 58 корпуса 54, то есть смежно со вторым концом 58. Антенные решетки 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения могут быть образованы керамическими пьезоэлектрическими преобразовательными элементами, пьезоэлектрическими полимерами или МУП на основе полупроводников, такими как, например, ПМУП или КМУП антенная решетка элементов.

Антенные решетки 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения могут быть как одинакового, так и различного типа. Типы антенных решеток ультразвукового преобразователя получения данных изображения включают в себя плоскостные антенные решетки, линейные антенные решетки и криволинейные антенные решетки, каждая из которых может работать как фазированная антенная решетка, в которой относительные фазы испущенных и принятых преобразовательными элементами акустических сигналов изменяются и образуют картину облученности в нужном положении и с желательными характеристиками фокусировки.

Переключатель 64 расположен относительно корпуса 54. Специалист по УЗИ (не показан) активизирует переключатель 64, чтобы выбрать одну из антенных решеток 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Переключатель 64 электрически связан с устройством 66 контроллера преобразователя, который электрически связан с устройством 68 формирования микролуча. Устройство 68 формирования микролуча включает в себя первый формирователь 59 микролуча и второй формирователь 61 микролуча. Первый формирователь 59 микролуча электрически связан с первой антенной решеткой 60 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, а второй формирователь 61 микролуча электрически связан со второй антенной решеткой 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

Устройство 66 контроллера преобразователя включает в себя устройство 70 беспроводной связи, через которое принимаются описания передаваемых волновых сигналов и данные управления от центральной системы 44 (показанной на фиг. 3) и/или устройства 53 дистанционного управления. Устройство 70 беспроводной связи используется также для передачи данных ультразвукового изображения на устройство 48 обработки сигнала (показанное на фиг. 3) центральной системы 44. Описанное устройство 70 беспроводной связи обычно включает в себя одну или большее количество антенн/трансиверов для облегчения приема и передачи беспроводных сообщений. В составе описанного устройства 70 беспроводной связи особенно предпочтительным было бы наличие множества антенн для противодействия многолучевому распространению сигнала во время беспроводной связи и/или во избежание непреднамеренного экранирования или возникновения трудностей в связи с появлением коммуникационных помех, например, создаваемых рукой оператора.

Устройство 68 формирования микролуча генерирует сигналы сформированного луча введением задержек и комбинируя поэлементные сигналы преобразователя в небольшие группы сигналов сформированного луча. Данные управления могут устанавливать величины этих задержек, которые должны, например, использоваться устройством 68 формирования микролуча. Например, первая антенная решетка 60 ультразвукового преобразователя получения данных изображения могла бы содержать 128 отдельных преобразовательных элементов (не показаны), а первый формирователь 59 микролуча при этом принимает сигналы преобразователя от этих отдельных преобразовательных элементов, вводит указанные задержки и комбинирует сигналы, принятые от преобразователя, в восемь парциальных сигналов сформированного луча.

Устройство 68 формирования микролуча может быть выполнено также таким образом, чтобы формировать полные сигналы сформированного луча со всех элементов преобразователя с активной апертурой, как это описано в патенте США № 6142946 (Hwang и др.). Технология формирования микролуча, пригодная для использования в устройстве 68 формирования микролуча, описана в патентах США №№ 5229933 (Larson III), 5997479 (Savord и др.), 6375617 (Fraser).

В некоторых вариантах исполнения настоящего изобретения устройство 66 контроллера преобразователя выполняет вторичные операции формирования луча, приведения сигналов к нужному виду, частотной фильтрации, детектирования, аналого-цифрового преобразования, пост-фильтрационной обработки и/или сжатия сигналов формирования луча, принятых преобразователем, и подает данные по полученному таким образом изображению в центральную систему 44.

Устройство 66 контроллера преобразователя принимает описания передаваемых волновых сигналов и данные управления от центральной системы 44 и подает соответствующие описания передаваемых волновых сигналов, а также сигналы управления формированием луча на один из формирователей 59, 61 микролуча, который соединен с одной из выбранных антенных решеток 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Например, центральная система 44 может подавать описания передаваемых волновых сигналов и данные управления через устройство 70 беспроводной связи на устройство 66 контроллера преобразователя, который подает соответствующие описания передаваемых волновых сигналов и сигналов управления формирователя луча на устройство 68 формирования микролуча для фокусировки лучей на определенную глубину или для передачи сигналов нужного вида в направлении желательной области изображения и приема их от нее.

Ультразвуковое преобразовательное устройство 42 может включать в себя любую комбинацию типов преобразовательных антенных решеток, режимов работы и/или рабочих характеристик. Иллюстративные режимы работы включают в себя режимы создания основного изображения, гармонического изображения, изображения в В-режиме, импульсного допплеровского изображения, допплеровского изображения с непрерывным излучением и цветного допплеровского изображения.

Следующий пример показывает иллюстративную конфигурацию и использование ультразвукового преобразовательного устройства 42 по фиг. 4. Ультразвуковое преобразовательное устройство 42 может включать в себя два различных типа антенных решеток 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения. Первая антенная решетка 60 ультразвукового преобразователя получения данных изображения может включать в себя криволинейную антенную решетку преобразовательных элементов (не показаны). Вторая антенная решетка 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения может включать в себя линейную антенную решетку преобразовательных элементов, работающих как фазированная антенная решетка.

Сначала специалист по УЗИ активизирует переключатель 64, чтобы выбрать первую антенную решетку 60 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, которая вызывает подачу устройством 66 контроллера преобразователя описания передаваемых волновых сигналов и сигналов управления, принятых устройством 70 беспроводной связи, на первый формирователь 59 микролуча. Активация переключателя 64 приводит также к приему устройством 66 контроллера преобразователя от первого формирователя 59 микролуча сигналов сформированного луча преобразователя, которые обрабатываются устройством 66 контроллера преобразователя и подаются на устройство 70 беспроводной связи для беспроводной передачи на центральную систему 44. Далее, активация переключателя 64 приводит также к передаче устройством 66 контроллера преобразователя на центральную систему 44 (см. фиг. 3), а также на устройство 53 дистанционного управления (см. фиг. 3) указателя типа используемой антенной решетки преобразователей (не показан), чтобы соответствующие описания передаваемых волновых сигналов и данные управления подавались на преобразовательное устройство 42.

После выполнения первой части ультразвуковых обследований специалист по УЗИ активизирует переключатель 64, чтобы выбрать вторую антенную решетку 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, которая вызывает передачу устройством 66 контроллера преобразователя на центральную систему 44 (см. фиг. 3), а также на устройство 53 дистанционного управления (см. фиг. 3) другого указателя типа используемой антенной решетки преобразователей, чтобы соответствующие описания передаваемых волновых сигналов и данные управления подавались на преобразовательное устройство 42. Устройство 68 формирования микролуча теперь подает сигналы описания передаваемых волновых сигналов и сигналы управления, принятые устройством 70 беспроводной связи, на второй формирователь 61 микролуча. Активация переключателя 64 приводит также к приему устройством 66 контроллера преобразователя от второго формирователя 61 микролуча сигналов сформированного луча от этого формирователя, которые обрабатываются этим устройством 66 контроллера и подаются на устройство 70 беспроводной связи для беспроводной передачи на центральную систему 44. После этого специалист по УЗИ, используя вторую антенную решетку 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, выполняет вторую часть ультразвукового обследования.

Соответственно, преобразовательное устройство 42 предпочтительно дает возможность специалисту по УЗИ проводить ультразвуковое обследование, используя два различных типа антенных решеток 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, без необходимости смены преобразовательного устройства 42. Кроме того, специалист по УЗИ должен прикладывать к месту обследования меньшее количество преобразовательных устройств 42. Далее, нет необходимости хранить преобразовательное устройство 42 во время проведения обследований. Дополнительно, общая стоимость системы снизилась, поскольку многие компоненты используются одновременно более чем одной антенной решеткой 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения, например, корпус 54, устройство 66 контроллера преобразователя, устройство 70 беспроводной связи, а также источник питания (не показан) могут использоваться антенными решетками 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

В некоторых вариантах исполнения переключатель 64 расположен относительно центральной системы 44 (показан на фиг. 3) или в устройстве 53 дистанционного управления (показан на фиг. 3). Указатель типа преобразователя беспроводно передается через устройство 70 беспроводной связи на устройство 44 контроллера преобразователя, что вызывает подачу устройством 44 контроллера преобразователя описания передаваемых волновых сигналов и сигналов управления на один из формирователей 59, 61 микролуча, соединенный с выбранной антенной решеткой 60 или 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения. В других вариантах исполнения переключатель 64 заменен на схему, которая автоматически определяет, какая из антенных решеток 60, 62 ультразвукового преобразователя получения данных изображения используется в данный момент для формирования изображения, как описывалось выше.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на иллюстративные варианты исполнения и иллюстративные применения, настоящее изобретение этим не ограничено. Скорее наоборот, описанные устройства системы и способы подвержены различным изменениям, модификациям, расширениям и/или альтернативным применениям без отклонения от сущности или объема настоящего изобретения. Более того, настоящее изобретение определенно заключает в себе все такие изменения, модификации, расширения и/или альтернативные применения.

1. Ультразвуковое преобразовательное устройство (12), содержащее:
корпус (24), причем корпус включает в себя первый конец и второй конец, причем второй конец отличен от противоположного первого конца;
множество отдельных антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения внутри упомянутого корпуса (24), причем первая отдельная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения смежна первому концу, а вторая отдельная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения смежна второму концу;
устройство (36) контроллера преобразователя внутри упомянутого корпуса (24), имеющее электрическую связь с каждой из упомянутого множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения;
устройство (16) связи внутри упомянутого корпуса (24), имеющее электрическую связь с упомянутым устройством (36) контроллера преобразователя; и
средство (34) выбора для указания упомянутому устройству (36) контроллера преобразователя выбранной одной из упомянутого множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения, причем упомянутое устройство (36) контроллера преобразователя подает данные для передачи в волновой форме, принятые упомянутым устройством связи (16), на упомянутую выбранную одну из множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения, при этом упомянутое устройство (36) контроллера преобразователя подает сигналы преобразователя от упомянутой выбранной одной из множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения на упомянутое устройство (16) связи.

2. Ультразвуковое преобразовательное устройство (12) по п.1, в котором упомянутое устройство (16) связи включает в себя кабель.

3. Ультразвуковое преобразовательное устройство (12) по п.1, в котором упомянутое устройство (16) связи включает в себя беспроводной интерфейс.

4. Ультразвуковое преобразовательное устройство (12) по п.1, в котором упомянутое средство (34) выбора автоматически выбирает одну из упомянутого множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

5. Ультразвуковое преобразовательное устройство (12), содержащее:
корпус (24), причем корпус включает в себя первый конец и второй конец, причем второй конец отличен от противоположного первого конца;
множество отдельных антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения внутри упомянутого корпуса (24), причем первая отдельная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения смежна первому концу, а вторая отдельная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения смежна второму концу;
устройство (38) мультиплексора внутри упомянутого корпуса (24), имеющее электрическую связь с каждой из упомянутого множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения;
устройство (36) контроллера преобразователя внутри упомянутого корпуса (24), имеющее электрическую связь с упомянутым устройством (38) мультиплексора;
устройство (16) связи внутри упомянутого корпуса (24), имеющее электрическую связь с упомянутым устройством (36) контроллера преобразователя; и
средство (34) выбора для указания упомянутому устройству (36) контроллера преобразователя выбранной одной из упомянутого множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения, причем упомянутое устройство (36) контроллера преобразователя подает данные для передачи в волновой форме, принятые упомянутым устройством связи (16), на упомянутую выбранную одну из множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения, при этом упомянутое устройство (36) контроллера преобразователя подает сигналы преобразователя от упомянутой выбранной одной из множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения на упомянутое устройство (16) связи.

6. Ультразвуковое преобразовательное устройство (12) по п.5, в котором упомянутое средство (34) выбора автоматически выбирает одну из упомянутого множества антенных решеток (30, 32) ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

7. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42), содержащее:
корпус (54), причем корпус включает в себя первый конец и второй конец, причем второй конец отличен от противоположного первого конца;
множество отдельных антенных решеток (60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения внутри упомянутого корпуса (54), причем первая отдельная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения смежна первому концу, а вторая отдельная антенная решетка ультразвукового преобразователя получения данных изображения смежна второму концу;
устройство (68) формирования микролуча внутри упомянутого корпуса (54), имеющее электрическую связь с каждой из упомянутого множества антенных решеток (60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения;
устройство (66) контроллера преобразователя внутри упомянутого корпуса (54), имеющее электрическую связь с упомянутым устройством (68) формирования микролуча;
устройство (70) беспроводной связи внутри упомянутого корпуса (54), имеющее электрическую связь с упомянутым устройством (66) контроллера преобразователя; и
средство (64) выбора для указания упомянутому устройству (66) контроллера преобразователя выбранной одной из упомянутого множества антенных решеток (60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения, причем упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя подает данные для передачи в волновой форме и данные управления, принятые упомянутым устройством (16) связи, на упомянутое устройство (68) формирования микролуча, при этом упомянутое устройство (68) формирования микролуча подает передаваемые сигналы сформированного луча на упомянутую выбранную одну из упомянутого множества антенных решеток (60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения, при этом упомянутое устройство (68) формирования микролуча подает передаваемые сигналы сформированного луча преобразователя на упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя, при этом упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя подает упомянутые передаваемые сигналы сформированного луча преобразователя на упомянутое устройство (70) беспроводной связи.

8. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя передает через упомянутое устройство (70) беспроводной связи тестовый указатель типа, когда упомянутое средство (64) выбора указывает упомянутую выбранную одну из упомянутого множества антенных решеток (60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

9. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое средство (64) выбора автоматически выбирает одну из упомянутого множества антенных решеток (60, 62) ультразвукового преобразователя получения данных изображения.

10. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое устройство (70) беспроводной связи принимает сигналы управления, которые включают в себя величины задержек формирователя микролуча.

11. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя выполняет вторичные операции формирования луча над сигналами сформированного луча преобразователя, принятыми от упомянутого устройства (68) формирования микролуча.

12. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя выполняет операции приведения сигналов к нужному виду над сигналами сформированного луча преобразователя, принятыми от упомянутого устройства (68) формирования микролуча.

13. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя выполняет операции фильтрации над сигналами сформированного луча преобразователя, принятыми от упомянутого устройства (68) формирования микролуча.

14. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя выполняет операции сжатия над сигналами сформированного луча преобразователя, принятыми от упомянутого устройства (68) формирования микролуча.

15. Ультразвуковое преобразовательное устройство (42) по п.7, в котором упомянутое устройство (66) контроллера преобразователя выполняет операции аналого-цифрового преобразования над сигналами сформированного луча преобразователя, принятыми от упомянутого устройства (68) формирования микролуча.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пьезоэлектронике. .

Изобретение относится к способу изготовления акустооптических модуляторов. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах точного позиционирования, для линейного и вращательно перемещения различных объектов и устройств в нанотехнологическом оборудовании и прецизионном приборостроении.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного измерения физических величин. .

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для фиксации факта ударного воздействия на космический аппарат высокоскоростных частиц, например космического мусора.

Изобретение относится к устройствам для преобразования энергии переменного электрического поля посредством обратного пьезоэффекта в механическую энергию упругих резонансных колебаний ультразвуковой частоты.

Изобретение относится к ультразвуковой технике. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин, в том числе деформации, давления, температуры

Изобретение относится к электронной технике, а именно: к области создания магнитоэлектрических преобразователей, применяемых в качестве основы для датчиков магнитных полей, устройств СВЧ-электроники, основы для технологии магнитоэлектрической записи информации и для накопителей электромагнитной энергии и энергии вибраций

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в системах точного позиционирования, для линейного перемещения различных объектов и устройств в нанотехнологическом оборудовании и прецизионном приборостроении. Техническим результатом является увеличение опорной базы устройства перемещения при уменьшении его габаритных размеров, увеличение рабочей частоты, компенсация паразитных тепловых уходов, вызванных нагреванием встроенных в устройство пьезоэлементов. Сущность изобретения: в пьезоустройстве пошагового перемещения, включающем группу из не менее двух пьезоэлементов, каждый из которых одним своим концом прикреплен к перемещаемой по основанию каретке, а другим - к прижатой к основанию опоре, все пьезоэлементы разделены на две подгруппы так, что концы с прикрепленными опорами у первой подгруппы пьезоэлементов и концы с прикрепленными опорами у второй подгруппы пьезоэлементов направлены в противоположные друг от друга стороны, причем пилообразное напряжение, подаваемое на пьезоэлементы первой подгруппы, противофазно напряжению, подаваемому на пьезоэлементы второй подгруппы. Кроме того, каретка прикреплена к опорам посредством упругих элементов. Кроме того, упругие элементы, соединяющие опоры с кареткой, выполнены в виде плоских пружин или упругих шарниров. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим датчикам и может быть использовано, в частности, в системах диагностики автомобиля и системах автосигнализации. Сущность: датчик включает пьезоэлектрическое рабочее тело и систему регистрации. Рабочее тело выполнено из пьезокерамики связностью 3-0 с максимальным значением коэффициента напряжения g 33 . При этом датчик дополнительно содержит пьезоэлемент-резонатор для тарировки, поверхность которого соединена с поверхностью рабочего тела. Технический результат: повышение пьезочувствительности при минимальном весе, возможность тарировки и проверки работоспособности датчика в условиях отсутствия гравитации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пассивным устройствам радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Технический результат заключается в улучшении идентификационных характеристик пассивной радиочастотной идентификационной метки на ПАВ. Устройство состоит из пьезоэлектрической подложки, встречно-штыревого преобразователя (ВШП), системы отражателей и антенны. Последняя размещена наряду с ВШП и системой отражателей на пьезоэлектрической подложке и выполнена микрополосковой в виде ломаной линии по обеим сторонам относительно центра ВШП. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры. Заявлен чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах для измерения температуры, состоящий из пластины из альфа-кварца, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя (ВШП) и не менее двух отражающих элементов (ОЭ). Рабочая поверхность пластины жестко связана с правой декартовой системой координат (X1, Y1, Z1), где ось Z1 направлена перпендикулярно поверхности пластины. Правая декартова система координат (X1, Y1, Z1) имеет угловую ориентацию относительно кристаллографической системы координат кварца (X, Y, Z), заданную углами Эйлера φ, θ, Ψ, такими, что угол φ принимает значение, находящееся в одном из диапазонов от -20°+60°·n до 20°+60°·n, где n принимает значения 0, 1, 2, 3, 4, 5, угол θ принимает значение, находящееся в диапазоне от 140° до 180° или в диапазоне от минус 40° до 0, угол Ψ принимает значение ±90°. Электроды ВШП и ОЭ отклонены от оси Y1 на угол, не превосходящий по модулю 20°. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к пьезоэлектронике. Сущность: рабочее тело высоковольтного генератора представляет собой инерционную массу и пакет из пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов с высокими значениями пьезоэлектрического коэффициента напряжения и заданной для каждой пластины прочностью на сжатие. Расстояния между нанесенными на пластины токопроводящими поверхностями устанавливают такими, чтобы их значения, умноженные на значения механического напряжения и пьезоэлектрического коэффициента напряжения, были одинаковы для каждой пластины в пакете. Способ включает изготовление каждой партии пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов последовательным выполнением следующих операций: приготовление пресс-порошка синтезированного материала, приготовление смеси пресс-порошка синтезированного материала и порообразователя, прессование из смеси заготовок и их высокотемпературную обработку методом спекания, механическую обработку, металлизацию, поляризацию и измерение параметров. Заданная прочность на сжатие для каждой партии пластин достигается варьированием пористости за счет изменения концентрации порообразователя в пластине. Технический результат: преобразование механического напряжения сжатия в электрическую энергию без взрывчатого вещества, уменьшение времени образования и увеличение возникающего электрического заряда в единице объема рабочего тела при высоких значениях разности потенциалов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Использование: для неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния конструкционного материала. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой пьезопреобразователь содержит корпус с нанесенным на его внутреннюю поверхность демпфирующим слоем и расположенную в корпусе призму, демпфер, соединенный с корпусом, и соединенный с демпфером пьезоэлемент, установленный на призме, при этом в основании призмы дополнительно установлены плоскопараллельные прямоугольные металлические пластины с прокладками между ними, причем металлические пластины имеют разные высоты и образуют ступенчатую пирамиду, а размеры плоскопараллельных прямоугольных металлических пластин выбирают исходя из определенных условий. Технический результат: обеспечение возможности ввода продольных ультразвуковых волн в элемент металлической конструкции под углами, близкими к 90°, без применения сложной схемы управления линиями временных задержек импульсов напряжения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к пьезоэлектрическому генератору достаточной мощности в виде прозрачной полимерной пьезопленки, которая может быть встроена в экран мобильного устройства и подзаряжать аккумулятор во время эксплуатации мобильного устройства при касании экрана. Пьезоэлектрогенератор выполнен в виде двух идентичных модулей, каждый из которых содержит подложку, с прозрачным электропроводящим покрытием в качестве электрода, на поверхности электрода сформирован пьезоэлектрический слой из цирконата титаната свинца, в виде вертикальных микропьезоэлементов шириной от 50 до 100 мкм, расположенных в виде узлов решетки со стороной от 200 до 500 мкм, оба идентичных модуля соединены между собой пьезоэлектрическими слоями через металлическую решетку, и изоляционный слой. Слоистую пленочную структуру прозрачного пьезоэлектрогенератора изготавливают методом магнетронного напыления прозрачных пленок требуемого свойства. Мобильное устройство типа смартфона содержит указанный пьезоэлектрогенератор, встроенный в экран. Выполнение пьезоэлектрического генератора в виде тонкой гибкой пленки в соответствии с заданной геометрией с расположением в узлах металлической решетки из фольги, обеспечивает прозрачность конструкции и повышает мощность аккумулятора, что является техническим результатом изобретения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх