(57)【要約】【課題】超音波プローブ（２５０）を制御するための接続装置および方法を提供する。【解決手段】この超音波プローブは、第１のチャンバ（３３２）と、第２のチャンバ（３３４）と、第１のチャンバと第２のチャンバの間のシーリング部材（３４６）と、それぞれの第１および第２のチャンバの中のたわみ性接続部材（２８１、３４０）とを備える。この超音波プローブはさらに、シーリング部材の少なくとも一部を構成し、第１のチャンバの中のたわみ性接続部材を第２のチャンバの中のたわみ性接続部材に接続する剛性接続インタフェース（３４５）を備える。【選択図】図７
2006122673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のチャンバ（３３２）と、
第２のチャンバ（３３４）と、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの間のシーリング部材（３４６）と、
それぞれの前記第１および第２のチャンバの中のたわみ性接続部材（２８１、３４０）
と、
前記シーリング部材の少なくとも一部を構成し、前記第１のチャンバの中の前記たわみ
性接続部材を前記第２のチャンバの中の前記たわみ性接続部材に接続する剛性接続インタ
フェース（３４５）と
を備えた超音波プローブ（２５０）。
【請求項２】
前記シーリング部材（３４６）が、前記第１のチャンバ（３３２）と第２のチャンバ（３
３４）の間の壁を構成した、請求項１記載の超音波プローブ（２５０）。
【請求項３】
前記第１のチャンバ（３３２）がドライチャンバであり、前記第２のチャンバ（３３４）
がウェットチャンバである、請求項１記載の超音波プローブ（２５０）。
【請求項４】
前記たわみ性接続部材（２８１、３４０）がそれぞれ、少なくとも１つのフレキシブルプ
リント回路板（３４３、３４４）を含む、請求項１記載の超音波プローブ（２５０）。
【請求項５】
前記剛性接続インタフェース（３４５）がリジッドプリント回路板を含む、請求項１記載
の超音波プローブ（２５０）。
【請求項６】
前記剛性接続インタフェース（３４５）が前記シーリング部材（３４６）と一体に形成さ
れた、請求項１記載の超音波プローブ（２５０）。
【請求項７】
前記剛性接続インタフェース（３４５）が前記シーリング部材（３４６）とシーリング係
合した、請求項１記載の超音波プローブ（２５０）。
【請求項８】
前記第１のチャンバの中の前記たわみ性接続部材（２８１）をシステムケーブル（２７０
）に接続する前記第１のチャンバ（３３２）の中の接続インタフェース（２８３）をさら
に備えた、請求項１記載の超音波プローブ（２５０）。
【請求項９】
前記シーリング部材（３４６）が少なくとも１つの開口（３７０）を含む、請求項１記載
の超音波プローブ（２５０）。
【請求項１０】
少なくとも１つのトランスデューサ（２５２）を機械的に制御するための駆動手段と、前
記少なくとも１つのトランスデューサを電気的に制御するための通信手段とを有し、前記
通信手段が第１のたわみ性接続部材（２８１）を含むドライチャンバ（３３２）と、
剛性接続インタフェース（３４５）によって前記第１のたわみ性接続部材に接続された
第２のたわみ性接続部材（３４０）を有するウェットチャンバ（３３４）と
を備え、
前記剛性接続インタフェースが前記ウェットチャンバと前記ドライチャンバの間の壁の
少なくとも一部を形成した
超音波プローブ（２５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に超音波システムに関し、詳細には超音波医療画像化システム用のプロー
ブに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムは一般に、異なるさまざまな超音波スキャン（例えば体積または身体の
異なる画像化）を実行することができる異なるトランスデューサを有する超音波プローブ
などの超音波スキャニング装置を含む。超音波プローブは一般に、プローブの動作を制御
するための超音波システムに接続される。プローブは、複数のトランスデューサ要素（例
えば圧電性結晶）を有するスキャンヘッドを含み、複数のトランスデューサ要素はアレイ
として配置されることがある。超音波システムは、操作中、例えば体積または身体のスキ
ャン中にアレイの中のトランスデューサ要素を駆動し、これらのトランスデューサ要素は
、実行されるスキャンのタイプに基づいて制御することができる。超音波システムはプロ
ーブと通信するための複数のチャネルを含む。これらのチャネルは例えば、トランスデュ
ーサ要素を駆動するためのパルスおよびトランスデューサ要素から信号を受け取るための
パルスを伝送することができる。
【特許文献１】米国特許第５３６８０３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スキャン操作中にスキャンヘッドが機械的に動く体積プローブでは一般に、別個のウェ
ットチャンバとドライチャンバが提供される。具体的には、スキャン中に患者と接触する
スキャンヘッドハウジングの周囲に音響膜を有するシールされたウェットチャンバの中で
スキャンヘッドが動く（例えば回転する）。ウェットチャンバは一般に、スキャン（例え
ば伝送）中の音響結合を可能にする音響液で満たされている。ウェットチャンバはドライ
チャンバからシールされており、ウェットチャンバの中のスキャンヘッドの動作を制御す
るための制御構成要素を含むことがある。制御構成要素はスキャンヘッドと通信し、スキ
ャンヘッド、例えばスキャンヘッドの中のトランスデューサ要素の動作を制御する。制御
構成要素とスキャンヘッドの間の通信は、さまざまな通信線路（例えば同軸ケーブルまた
は他のたわみケーブル）によって提供することができる。これらの通信線路は、ウェット
チャンバとドライチャンバの間のシールを横切り、そのためこれらのチャンバ間の液密シ
ールを維持するためにシーリング部材の使用が必要となる。必要なそれぞれのシーリング
部材は、障害の可能性、例えば１つのシーリング部材を通してドライチャンバに液体が漏
れる可能性を増大させる。さらにこれらのシーリング部材によって、プローブ設計の複雑
さが増し、プローブのコストが増大する。例えば、シーリング部材の位置およびシーリン
グ係合を維持するために、ウェットチャンバとドライチャンバの間に追加の構成要素（例
えばブラケット）が必要となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な一実施形態では超音波プローブが提供される。この超音波プローブは、第１の
チャンバと、第２のチャンバと、第１のチャンバと第２のチャンバの間のシーリング部材
と、それぞれの第１および第２のチャンバの中のたわみ性接続部材とを備える。この超音
波プローブはさらに、シーリング部材の少なくとも一部を構成し、第１のチャンバの中の
たわみ性接続部材を第２のチャンバの中のたわみ性接続部材に接続する剛性接続インタフ
ェースを備える。
【０００５】
例示的な他の実施形態では超音波プローブを制御するための方法が提供される。この方
法は、第１のたわみ性接続部材および第２のたわみ性接続部材を介して少なくとも１つの
トランスデューサアレイとホストシステムの間で通信することを含む。第１のたわみ性接
続部材と第２のたわみ性接続部材は剛性接続インタフェースによって接続され、この剛性
接続インタフェースは、前記少なくとも１つのトランスデューサアレイおよび第２のたわ
み性接続部材をその中に有するウェットチャンバとシステムケーブルおよび第１のたわみ
性接続部材をその中に有するドライチャンバとの間の壁の少なくとも一部を構成する。シ
ステムケーブルはホストシステムに接続され、第２のたわみ性接続部材は前記少なくとも
１つのトランスデューサアレイに接続される。この方法はさらに、前記通信によって、前
記少なくとも１つのトランスデューサアレイの要素を制御することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、超音波プローブを制御するための超音波システムおよび方法の例示的な実施形態
を詳細に説明する。具体的には、最初に例示的な超音波システムを詳細に説明し、その後
に超音波プローブを制御するための方法およびシステムのさまざまな実施形態を詳細に説
明する。本明細書に記載されるシステムおよび方法のさまざまな実施形態の技術的な効果
は、超音波プローブのチャンバ間のシーリング配置を改良する効果と、超音波プローブの
より容易な保守および組立を可能にする効果のうちの少なくとも一方を含む。
【０００７】
図１に、例えば超音波画像を取得し処理するために使用することができる超音波システ
ム１００の例示的な一実施形態のブロック図を示す。超音波システム１００は、トランス
デューサ１０６内にありまたはトランスデューサの一部として形成された要素１０４（例
えば圧電性結晶）のアレイを駆動して、体内または体積中にパルス超音波信号を発射させ
る送信器１０２を含む。さまざまな幾何学的配置を使用することができ、プローブ（図示
せず）の一部として１つまたは複数のトランスデューサ１０６を提供することができる。
発射されたパルス超音波信号は、例えば血球、筋肉組織のような体内の密度界面および／
または構造から後方散乱されて要素１０４に戻るエコーを生み出す。このエコーは受信器
１０８によって受信されビーム成形器１１０に提供される。ビーム成形器は、受信したこ
のエコーのビーム成形を実行し、ＲＦ信号を出力する。このＲＦ信号は次いでＲＦプロセ
ッサ１１２によって処理される。ＲＦプロセッサ１１２は、このＲＦ信号を復調してこの
エコー信号を表すＩＱデータ対を形成する複雑な復調器（図示せず）を含むことができる
。次いでこのＲＦまたはＩＱ信号データを、記憶（例えば一時記憶）用のＲＦ／ＩＱバッ
ファ１１４に直接に送ることができる。
【０００８】
超音波システム１００はさらに、取得された超音波情報（すなわちＲＦ信号データまた
はＩＱデータ対）を処理し、表示システム１１８に表示するための超音波情報フレームを
準備する信号プロセッサ１１６を含む。信号プロセッサ１１６は、選択可能な複数の超音
波モダリティに基づく１つまたは複数の処理操作を、取得された超音波情報に対して実行
するように適合されている。スキャニングセッション中にエコー信号が受け取られたとき
に、取得された超音波情報をリアルタイムで処理してもよい。それに加えてまたはその代
わりに、スキャニングセッション中に、超音波情報がＲＦ／ＩＱバッファ１１４を一時的
に記憶し、この超音波情報を、リアルタイムとは言えないライブまたはオフライン操作で
処理してもよい。
【０００９】
超音波システム１００は、ほぼヒトの眼の認知速度である毎秒５０フレームを超えるフ
レームレートで超音波情報を連続的に取得することができる。取得された超音波情報は、
より遅いフレームレートで表示システム１１８上に表示される。すぐに表示する予定のな
い取得された超音波情報の処理されたフレームを記憶するために画像バッファ１２２を含
めてもよい。例示的な一実施形態では、画像バッファ１２２が、少なくとも数秒分の超音
波情報フレームを記憶するのに十分な容量を有する。これらの超音波情報フレームは、そ
の取得順序または取得時刻に従って容易に取り出せる方法で記憶することができる。画像
バッファ１２２は知られている任意のデータ記憶媒体を含むことができる。
【００１０】
ユーザ入力装置１２０を使用して、超音波システム１００の動作を制御することができ
る。ユーザ入力装置１２０は、例えばスキャンのタイプまたはスキャンに使用するトラン
スデューサのタイプを制御するためのユーザ入力を受信するための適当な装置および／ま
たはユーザインタフェースとすることができる。
【００１１】
図２に、例えば超音波画像を取得し処理するために使用することができる超音波システ
ム１５０の例示的な他の実施形態のブロック図を示す。超音波システム１５０は、送信器
１０２および受信器１０８と通信するトランスデューサ１０６を含む。トランスデューサ
１０６は超音波パルスを送り、スキャンされた超音波体積１５２の内側の構造からエコー
を受け取る。メモリ１５４は、スキャンされた超音波体積１５２に由来する受信器１０８
からの超音波データを記憶する。スキャンされた超音波体積１５２は、例えば、とりわけ
３Ｄスキャニング、リアルタイム３Ｄ画像化、体積スキャニング、位置決めセンサを有す
るトランスデューサを用いたスキャニング、ボクセル（Ｖｏｘｅｌ）相関技法を使用した
フリーハンドスキャニング、２Ｄスキャニング、アレイトランスデューサのマトリックス
を用いたスキャニングを含む、さまざまな技法によって得ることができる。
【００１２】
直線経路、円弧状経路などに沿ってトランスデューサ１０６を動かし、その間に関心領
域（ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ：ＲＯＩ）をスキャンする。それぞれの直線
または円弧位置で、トランスデューサ１０６は複数のスキャン平面１５６を得る。スキャ
ン平面１５６は、隣接するスキャン平面１５６のグループまたはセットからなど、ある厚
さに対して集められる。スキャン平面１５６はメモリ１５４に記憶され、次いで体積スキ
ャンコンバータ１６８に送られる。いくつかの例示的な実施形態では、トランスデューサ
１０６がスキャン平面１５６の代わりにラインを取得し、メモリ１５４が、スキャン平面
１５６ではなしにトランスデューサ１０６によって得られたラインを記憶する。体積スキ
ャンコンバータ１６８は、スキャン平面１５６から生成するスライスの厚さを識別するス
ライス厚設定をスライス厚設定制御１５８から受け取る。体積スキャンコンバータ１６８
は、複数の隣接するスキャン平面１５６から１つのデータスライスを生成する。それぞれ
のデータスライスを形成するために得る隣接するスキャン平面１５６の数は、スライス厚
設定制御１５８によって選択された厚さによって決まる。このデータスライスはスライス
メモリ１６０に記憶され、体積レンダリングプロセッサ１６２によってアクセスされる。
体積レンダリングプロセッサ１６２は、データスライスに体積レンダリングを実行する。
体積レンダリングプロセッサ１６２の出力は、体積レンダリングされたこのデータスライ
スを処理して表示装置１６６に表示するビデオプロセッサ１６４に提供される。
【００１３】
それぞれのエコー信号サンプル（ボクセル）の位置は、幾何学的な正確さ（すなわち１
つのボクセルから次のボクセルまでの距離）および１つまたは複数の超音波応答（ならび
にこの超音波応答から得られた値）に関して定義されることに留意されたい。適当な超音
波応答にはグレースケール値、カラーフロー値、および血管ドップラー（ａｎｇｉｏ  Ｄ
ｏｐｐｌｅｒ）またはパワードップラー情報が含まれる。超音波システム１５０はさらに
、超音波システム１５０の動作を制御するためのユーザ入力またはユーザインタフェース
を含むことができることに留意されたい。
【００１４】
超音波システム１００および１５０は追加の構成要素または異なる構成要素を含んでも
よいことに留意されたい。例えば超音波システム１５０は、スキャンパラメータ、スキャ
ンモードの変更などを患者データの入力を制御するために含む、超音波システム１５０の
動作を制御するためのユーザインタフェースまたはユーザ入力１２０（図１に示されてい
る）を含むことができる。
【００１５】
図３に、超音波システム１００および１５０によって取得することができる物体２００
の例示的な画像を示す。物体２００は、半径方向の辺２０４と２０６が角度２０８で互い
に発散した扇形の複数の断面によって画定された体積２０２を含む。トランスデューサ１
０６（図１および２に示されている）は、電子的に超音波を集束させ縦方向に導いて、そ
れぞれのスキャン平面１５６（図２に示されている）内の隣接するスキャンラインに沿っ
てスキャンし、電子的または機械的に超音波を集束させ横方向に導いて、隣接するスキャ
ン平面１５６をスキャンする。トランスデューサ１０６によって得られたスキャン平面１
５６は、図２に示すようにメモリ１５４に記憶され、体積スキャンコンバータ１６８によ
って球座標からデカルト座標にスキャン変換される。複数のスキャン平面１５６を含む体
積が体積スキャンコンバータ１６８から出力され、スライスメモリ１６０にレンダリング
領域２１０として記憶される。スライスメモリ１６０の中のレンダリング領域２１０は隣
接する複数のスキャン平面１５６からなる。
【００１６】
レンダリング領域２１０は、オペレータがユーザインタフェースまたは入力を使用して
、スライス厚２１２、幅２１４および高さ２１６を有するように画定することができる。
スライス厚設定制御１５８（図２に示されている）によって体積スキャンコンバータ１６
８（図２に示されている）を制御し、スライスの厚さパラメータを調整して、所望の厚さ
のレンダリング領域２１０を形成することができる。レンダリング領域２１０は、スキャ
ンされた超音波体積１５２のうち体積レンダリングされる部分を画定する。体積レンダリ
ングプロセッサ１６２は、スライスメモリ１６０にアクセスし、レンダリング領域２１０
のスライス厚２１２に沿ってレンダリングする。
【００１７】
次に図１および２を参照する。操作時、予め決められた実質的に一定の厚さを有するス
ライス（レンダリング領域２１０とも呼ぶ）がスライス厚設定制御１５８によって決定さ
れ、体積スキャンコンバータ１６８で処理される。レンダリング領域２１０（図３に示さ
れている）を表すエコーデータはスライスメモリ１６０に記憶することができる。この予
め決められる厚さは一般に約２ｍｍから約２０ｍｍだが、応用およびスキャンされる領域
のサイズによっては、約２ｍｍ未満の厚さまたは約２０ｍｍを超える厚さが適当な場合も
ある。スライス厚設定制御１５８は、離散的なまたは連続的な厚さ設定を有する回転可能
ノブなどの制御部材を含むことができる。
【００１８】
体積レンダリングプロセッサ１６２は、１つまたは複数の画像平面２２２（図３に示さ
れている）の画像部分２２０上へレンダリング領域２１０を投影する。体積レンダリング
プロセッサ１６２での処理に続いて、この画像部分２２０のピクセルデータをビデオプロ
セッサ１６４によって処理し、次いで表示装置１６６上に表示してもよい。レンダリング
領域２１０は、体積２０２の中の任意の位置および任意の方向に配置することができる。
いくつかの状況では、スキャン中の領域のサイズに応じて、レンダリング領域２１０を体
積２０２の小部分に限定したほうが有利な場合がある。
【００１９】
図４に、超音波システム１００または１５０とともに使用することができる超音波プロ
ーブ２５０の例示的な一実施形態のブロック図を示す。超音波プローブ２５０は、トラン
スデューサアレイ／バッキングスタック２５２（以下「トランスデューサアレイ２５２」
）、スキャンヘッドケーブルとして形成することができるトランスデューサたわみケーブ
ル２５４、および処理電子回路を支持する複数の処理ボード２５６を含む。処理ボード２
５６はそれぞれ、位置メモリ２５８（後に述べるようにジオメトリＲＡＭ、エンコーダＲ
ＡＭ、位置レジスタおよび制御レジスタを含むことができる）および信号プロセッサ２６
０を含むことができる。さらに位置メモリコントローラ２６２（例えば汎用ＣＰＵ、マイ
クロコントローラ、ＰＬＤなど）を提供してもよく、このコントローラは通信インタフェ
ース２６４を含む。
【００２０】
通信インタフェース２６４は、通信線路２６８（例えばディジタル信号線）およびシス
テムケーブル２７０を介してホストシステム２６６とのデータ交換を確立する。さらに、
例示的な一実施形態では、トランスデューサアレイ２５２に送信パルス波形を伝達し、ビ
ーム成形後に受信信号をホストシステム２６６に伝達するために、システムケーブル２７
０が処理ボード２５６に接続した同軸ケーブル２７２を含む。プローブ２５０はさらに、
プローブ２５０をホストシステム２６６に接続するコネクタ２７４を含むことができる。
【００２１】
トランスデューサたわみケーブル２５４を処理ボード２５６に対して保持するためクラ
ンプ２７６を提供してもよい。クランプ２７６はそれによって、トランスデューサたわみ
ケーブル２５４と処理ボード２５６の間の電気接続の確立することを助ける。クランプ２
７６はダウエルピン２７８およびボルト２８０を含むことができるが、他の実施態様も適
当である。
【００２２】
図５に関して後に詳述するが、トランスデューサアレイ２５２はバッキングスタックに
結合される。トランスデューサたわみケーブル２５４はバッキングスタックを通した電気
信号接続を提供する。例示的な一実施形態では、それぞれが５０の信号結合を有する４２
本のトランスデューサたわみケーブル２５４が提供される。したがってこれらのトランス
デューサたわみケーブル２５４は、トランスデューサアレイ２５２の中の２１００ものト
ランスデューサ要素に対する送信および受信信号接続をサポートする。ただしこれよりも
少ない数を使用してもよい。例えば、処理ボード２５６はそれぞれ６本のトランスデュー
サたわみケーブル２５４に連結することができ、それによって３００個のトランスデュー
サ要素に対する信号接続を含む。
【００２３】
処理ボード２５６は、たわみケーブル２５４のように、例えばポリイミド、ポリエステ
ルなどのたわみ性材料から形成することができる。処理ボード２５６は、トランスデュー
サアレイ２５２の受信アパーチャに関してビーム成形を実行する信号プロセッサ２６０を
含む、トランスデューサアレイ２５２用の処理電子回路を含む。
【００２４】
信号プロセッサ２６０はそれぞれ例えば、トランスデューサアレイ２５２上の選択され
た空間位置に画定された４つの受信アパーチャを処理することができる。受信アパーチャ
は、例えば５つの要素からなる列の下に４つの要素からなる列が、この４つの要素の列の
下に３つの要素からなる列が、この３つの要素の列の下に２つの要素からなる列が、この
２つの要素の列の下に１つの要素からなる列が配置された、１５個の音響トランスデュー
サ要素を含む三角形の開口とすることができる。さらに、処理ボード２５６はそれぞれ５
つの信号プロセッサ２６０を含むことができる。したがって、受信方向では、処理ボード
２５６がそれぞれ、１５個の音響トランスデューサ要素をそれぞれが含む２０個の受信ア
パーチャを処理することができる。
【００２５】
超音波ビームごとに、位置メモリコントローラ２６２が、（例えば別々のたわみケーブ
ルによって運ばれる）ディジタル信号線２７３を介して、それぞれの処理ボード２５６上
のそれぞれの位置メモリ２５８に接続する。位置メモリコントローラ２６２は、処理ボー
ド２５６上の信号処理プロセッサ２６０によって処理されるそれぞれの受信アパーチャに
対する空間位置情報をそれぞれの位置メモリ２５８に伝達する。ディジタル信号線２７３
は例えば、それぞれの処理ボード２５６のためのクロック線、それぞれの処理ボード２５
６のためのシリアルコマンドデータ線、それぞれの処理ボード２５６に接続された２本の
データ線（合計１４本のデータ線）、１つまたは複数の信号処理プロセッサ２６０に対す
る出力イネーブル、およびテスト信号を含む。
【００２６】
位置メモリコントローラ２６２は、例えば同期シリアルポートの一部を構成することが
できるディジタル信号線２７３上でホストシステム２６６と通信する。そのために、通信
インタフェース２６４およびディジタル信号線２７３は、例えば接地された遮蔽／中心信
号ワイヤを有する同軸ケーブルを含む低電圧差動信号インタフェースを実現してもよい。
位置メモリコントローラ２６２はキャッシュメモリ２７５、例えば１〜８メガバイトのス
タティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）のブロックを含む。
【００２７】
図５に、トランスデューサアレイ２５２の例示的な一実施形態を示す。トランスデュー
サアレイ２５２は、電気エネルギーを音響エネルギーに、音響エネルギーを電気エネルギ
ーに変換する圧電セラミック３０２を含む。圧電セラミック３０２はトランスデューサア
レイ２５２の中央に位置する。信号側では、圧電セラミック３０２が、トランスデューサ
たわみケーブル２５４の互層からなるｚ軸バッキングブロック３０４と、この固体バッキ
ングブロック３０４に結合された音響吸収材料３０８とに取り付けられている。
【００２８】
バッキングブロック３０４は、トランスデューサたわみケーブル２５４の方向に垂直な
方向に切断されており、それによって個々のトランスデューサたわみケーブル２５４の回
路トレース３０６の端が露出して高密度信号接続を提供する。セラミック３０２、導電性
内側音響マッチング層３１０（例えばアンチモン−黒鉛などの金属充てん黒鉛）、および
バッキングブロック３０４の上面は、１回の操作でダイシングされて、トランスデューサ
たわみケーブル２５４の中のそれぞれのたわみ回路トレース３０６の上に中心を有する分
離した音響トランスデューサ要素３１２を形成している。したがってｚ軸バッキングブロ
ック３０４上には信号平面３１３がある。
【００２９】
それぞれの回路トレース３０６は、１つのトランスデューサ要素３１２の下端、すなわ
ち信号側と接触する。プラスチックから形成することができる外側音響マッチング層３１
６の１つの面を接地金属層３１４が覆っている。このマッチング層３１６はそれぞれの要
素３１２の上面に取り付けられて、トランスデューサアレイ２５２のこの面を横切る接地
接続を形成する。分離して分離された要素とするため外側マッチング層３１６は部分的に
ダイシングされており、それによってトランスデューサ要素３１２の許容される角度を改
良する。しかし例示的な一実施形態では、このダイシングが接地金属層３１４まで侵入し
ない。
【００３０】
それぞれのトランスデューサ要素３１２への電気的な接地接続は、トランスデューサの
最も外側の要素３１８を介して実施される。セラミック３０２の表面のラップアラウンド
接地３２０も提供される。トランスデューサアレイ２５２をスキャンヘッドまたはヘッド
シェルに取り付けた後に、薄いシリコーン保護フェーシングを適用してもよい。
【００３１】
希望または必要に応じて（例えばプローブのタイプまたは応用に基づいて）、さまざま
な相互接続を有するさまざまなトランスデューサアレイを使用することができることに留
意されたい。例えば、図５は、非常に高密度の電気インタフェースを必要とするアレイ（
例えば２次元（２Ｄ）アレイ）に適した相互接続構成を示す。しかし、他のタイプのアレ
イ、例えば１次元（１Ｄ）アレイはこの高密度電気インタフェースを必要とせず、他の相
互接続構成のほうがより適当な場合がある。例えば、図６に示すように、１Ｄアレイ応用
では、１Ｄアレイが、回路トレース３０６がトランスデューサアレイ２５２の要素と接触
する単一のトランスデューサたわみケーブル２５４を含む。トランスデューサたわみケー
ブル２５４上の回路トレース３０６が互いに隣接して配置されるため、トランスデューサ
アレイ２５２の要素は互いに隣接して配置される。単一のトランスデューサたわみケーブ
ル２５４を有する同様の構成、例えば１．２５Ｄ、１．５Ｄまたは１．７５Ｄアレイを有
する構成を使用してもよい。
【００３２】
図７および８に、ホストシステム２６６（図４に示されている）と通信するトランスデ
ューサアレイ２５２を有するプローブ２５０、具体的には体積画像化プローブの例示的な
一実施形態を示す。プローブ２５０は、第１のチャンバ３３２（例えばドライチャンバ）
と第２のチャンバ３３４（例えばウェットチャンバ）とを有するハウジング３３０を含む
。第１のチャンバ３３２と第２のチャンバ３３４は、単一のユニット（例えば単一構造体
）として形成してもよく、または１つに接続された別個のユニット（例えばモジュール設
計）として形成してもよい。例示的な一実施形態では、第１のチャンバ３３２が、トラン
スデューサアレイ２５２を機械的に制御するための駆動手段およびトランスデューサアレ
イ２５２を電気的に制御するための通信手段をその中に含むドライチャンバまたは空気チ
ャンバである。駆動手段は一般に、モータ３３６（例えばステッパモータ）と、ベルト駆
動およびロープ駆動を有する２段式歯車配置などの歯車配置３３８とを含む。ホストシス
テム２６６と通信してトランスデューサアレイ２５２の要素を駆動する（例えばトランス
デューサアレイ２５２の要素を選択的に活動化させる）ために、通信手段は一般に、シス
テムケーブル２７０と、１本または数本の通信線路を有し接続インタフェース２８３によ
ってシステムケーブル２７０に相互接続された接続部材２８１（例えば２枚の相互接続フ
レキシブルプリント回路板）とを含む。
【００３３】
本明細書では駆動手段および通信手段が特定の構成部品を有するように記載されている
が、これらの手段がそのように限定されるわけではないことに留意されたい。例えば、駆
動手段は別の歯車配置を有することができ、通信手段は別の接続部材または伝送線路を有
することができる。
【００３４】
この例示的な実施形態では、第２のチャンバ３３４が、トランスデューサアレイ２５２
を動かす（例えば回転させる）ためのトランスデューサ駆動手段と、トランスデューサア
レイ２５２の要素（例えば圧電セラミック３０２）を選択的に駆動するためのトランスデ
ューサ制御手段とをその中に含むウェットチャンバ（例えばその中に音響液体を有するチ
ャンバ）である。トランスデューサ駆動手段は一般に、スキャンヘッドハウジング３６２
に接続され、例えばブラケット（図示せず）上に支持され、駆動手段によって駆動された
ときにトランスデューサアレイ２５２をスキャンヘッド３６４の一部として動かすように
動作するドライブシャフト３６０を含む。さらに、スキャンヘッドハウジング３６２を支
持するための支持部材（図示せず）を提供してもよく、例えば駆動手段およびトランスデ
ューサ駆動手段に適当な張力がかかるようにバイアスばね３６６を提供してもよい。ハウ
ジング３３０の一部として形成され、スキャンヘッドハウジング３６２を取り囲む音響膜
３６８を提供してもよいことに留意されたい。
【００３５】
トランスデューサ制御手段は一般に、システムケーブル２７０とトランスデューサアレ
イ２５２とを接続部材２８１を介して接続しこれらの間の通信を提供する１本または数本
の通信線路を有する接続部材３４０（例えば４枚のスキャンヘッドフレキシブルプリント
回路板）を含む。例示的な一実施形態では、接続部材２８１および３４０がそれぞれ、１
枚または数枚のフレキシブルプリント回路板３４３および３４４から形成され、接続部材
２８１と３４０が後に詳述するように、例えばリジッドプリント回路板などの剛性接続イ
ンタフェース３４５を介して相互接続される。しかし、接続部材２８１および３４０は、
希望または必要に応じて適当な任意の材料および／または構成部品から形成することがで
きることに留意されたい。一般に、接続部材２８１および３４０は、例えばプローブのタ
イプ、プローブ内の位置または応用に基づいて、希望または必要に応じたたわみ性／剛性
を有するように形成される。例えば、接続部材２８１および３４０の弾性係数または平均
弾性係数は、プリント回路板上の金属層の分布の結果でありプローブのタイプに基づいて
選択することができるプリント回路板部分の配線レイアウトによって決定することができ
る。したがって接続部材２８１および３４０の材料のたわみ性／剛性は希望または必要に
応じて変更することができる。一般に、接続部材２８１は、システムケーブル２７０との
接続に対して十分な安定性を提供し、同時に他の構成部品（例えばモータ３３６）を避け
て配置できるように形成される。一般に、接続部材３４０は、プローブの適正な機能およ
び／または動作を保証する（例えば剛性接続インタフェース３４５と可動トランスデュー
サアレイ２５２との間の適当かつ信頼性の高い相互接続を保証する）十分なたわみ性およ
び耐久性を提供するように形成される。
【００３６】
例示的な一実施形態では、剛性接続インタフェース３４５が、例えば第１のチャンバ３
３２と第２のチャンバ３３４の間の壁（例えば流体不透過壁）などのシーリング部材３４
６の一部を構成する。剛性接続インタフェース３４５は、シーリング部材３４６と一体に
形成してもよいし、または図９に示すように、例えば接着シーリング（例えばエポキシ樹
脂）または他のシーリング部材（例えばＯリング）を使用してシーリング部材３４６とシ
ーリング係合させてもよい。これらの例示的なさまざまな実施形態では、剛性接続インタ
フェース３４５とシーリング部材３４６が単一の単一構造体である。剛性接続インタフェ
ース３４５に加わる可能性がある機械的負荷に耐えるための機械的安定性を提供し、シー
リング部材３４６にかかる圧力を低減させるために、シーリング部材３４６に接続された
追加の部材（例えばクランプ３９３を有する枠３９１）を提供してもよいことに留意され
たい。機械的負荷は例えば、フレキシブルプリント回路板３４４または相互接続部材３４
８によって剛性接続インタフェース３４５に加えられる可能性がある。機械的負荷は例え
ば、とりわけ本明細書に記載されているフレキシブルプリント回路板３４４の運動、第１
のチャンバ３３２と第２のチャンバ３３４の間の圧力差、および／または相互接続部材３
４８を介して剛性接続インタフェース３４５に誘導されるシステムケーブル２７０の張力
によって生じる可能性がある。
【００３７】
接続部材３４０の第１の部分３５０（例えば第１の端部）で接続部材３４０は剛性接続
インタフェース３４５に接続され、剛性接続インタフェース３４５は相互接続部材３４８
（例えばボード−ボードコネクタ）を介して接続部材２８１に接続される。接続部材３４
０の第２の部分３５２（例えば第２の端部）で、接続部材３４０はトランスデューサアレ
イ２５２に接続される。第１の部分３５０および第２の部分３５２に接続するために追加
のコネクタまたは異なるコネクタを使用してもよいことに留意されたい。これによって接
続部材２８１および３４０は、システムケーブル２７０を介したトランスデューサアレイ
２５２とホストシステム２６６の間の通信を提供する。さらに、トランスデューサアレイ
２５２の要素の動作を制御するためにトランスデューサアレイ２５２に接続された多重化
回路など、追加の制御部材または異なる制御部材を提供してもよい。
【００３８】
本明細書ではトランスデューサ駆動手段およびトランスデューサ制御手段が特定の構成
部品を有するように記載されているが、これらの手段がそのように限定されるわけではな
いことに留意されたい。例えばトランスデューサ駆動装置は別のシャフト配置を有するこ
とができ、トランスデューサ制御装置は別の制御回路または伝送線路を有することができ
る。さらに、必要または希望に応じて、かつ／あるいはプローブ２５０の特定のタイプお
よび応用に基づいて、プローブ２５０に接続された追加の構成部品または異なる構成部品
を提供してもよいことに留意されたい。例えば、プローブ２５０のタイプに基づいてトラ
ンスデューサアレイ２５２を覆うレンズを提供してもよい。
【００３９】
例示的な一実施形態では、図１０に示すように、第１のチャンバ３３２と第２のチャン
バ３３４が、シーリング部材３４６（例えば流体不透過壁）によって分離され、剛性接続
インタフェース３４５がシーリング部材３４６の一部を構成する。シーリング部材３４６
は、第１のチャンバ３３２と第２のチャンバ３３４の間に液密シーリング配置を提供し、
シーリング部材３４６は、第１および第２のチャンバ３３２および３３４のうちの一方の
チャンバの一部として一体に形成してもよい。例えば駆動手段の一部分（例えばロープ駆
動のロープ部分）をそこに通すことができる１つまたは複数のスロットまたは開口３７０
をシーリング部材３４６の一部として提供してもよい。第１のチャンバ３３２と第２のチ
ャンバ３３４の間の適当なシーリングを保証するため、スロットまたは開口３７０は、例
えばシーリングガスケット、エポキシ樹脂または他の適当なシーリング部材でシールされ
る。接続部材２８１は、相互接続部材３４８に接続するためのコネクタ端２７１を含んで
もよいことに留意されたい。
【００４０】
したがって図１１に示すように、トランスデューサアレイ２５２は接続部材２８１およ
び３４０を介してシステムケーブル２７０に接続される。システムケーブル２７０は次い
でホストシステム２６６に接続する。
【００４１】
接続部材２８１および３４０は図１２〜１４に示すように、可動トランスデューサアレ
イ２５２の要素との通信およびこれらの要素の動作の制御（例えばトランスデューサアレ
イ２５２の要素の選択的駆動）を可能にする。さらに接続部材２８１および３４０は剛性
接続インタフェース３４５とともに、改良されたシーリング配置およびよりモジュール性
の高いプローブ設計（例えば２つのチャンバを取外し可能に接続できる）を提供する。ト
ランスデューサアレイ２５２を、例えば１Ｄ、１．２５Ｄ、１．５Ｄ、１．７５Ｄおよび
２Ｄ動作モードなどのさまざまなモードで動作するように構成してもよいことに留意され
たい。
【００４２】
具体的なさまざまな実施形態に関して本発明を説明してきたが、請求項の趣旨および範
囲に含まれる変更を加えて本発明を実施できることを当業者は理解しよう。また、特許請
求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているもので
あり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求
の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の例示的な一実施形態に基づく超音波システムのブロック図である。
【図２】本発明の例示的な他の実施形態に基づく超音波システムのブロック図である。
【図３】図１および２のシステムによって取得される本発明の例示的な一実施形態に基づく物体の画像の透視図である。
【図４】ホストシステムと通信する本発明の例示的な一実施形態に基づく超音波プローブのブロック図である。
【図５】図４に示した超音波プローブの中で使用することができるトランスデューサ要素のアレイを含む例示的なトランスデューサスタックの透視図である。
【図６】図４に示した超音波プローブの中で使用することができるトランスデューサ要素のアレイを含む例示的な他のトランスデューサスタックの透視図である。
【図７】本発明の例示的な一実施形態に基づくプローブの立断面図である。
【図８】図７の線８−８に沿ってとった立面図である。
【図９】本発明の例示的な他の実施形態に基づくプローブの断面図である。
【図１０】超音波プローブのチャンバ間の壁の一部を構成する剛性接続インタフェースを示す、本発明の例示的な一実施形態に基づく超音波プローブの部分立断面図である。
【図１１】本発明の例示的な一実施形態に基づく超音波プローブの接続配置を示すブロック図である。
【図１２】可動スキャンヘッドを示す、本発明の例示的な一実施形態に基づく超音波プローブの立断面図である。
【図１３】可動スキャンヘッドを示す、本発明の例示的な一実施形態に基づく超音波プローブの立断面図である。
【図１４】可動スキャンヘッドを示す、本発明の例示的な一実施形態に基づく超音波プローブの立断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  超音波システム
１０２  送信器
１０４  トランスデューサ要素
１０６  トランスデューサ
１０８  受信器
１１０  ビーム成形器
１１２  ＲＦプロセッサ
１１４  ＲＦ／ＩＱバッファ
１１６  信号プロセッサ
１１８  表示システム
１２０  ユーザ入力装置
１２２  画像バッファ
１５０  超音波システム
１５２  超音波体積
１５４  メモリ
１５６  スキャン平面
１５８  スライス厚設定制御
１６０  スライスメモリ
１６２  体積レンダリングプロセッサ
１６４  ビデオプロセッサ
１６６  表示装置
１６８  体積スキャンコンバータ
２００  物体
２０２  体積
２０４  半径方向の辺
２０６  半径方向の辺
２０８  角度
２１０  レンダリング領域
２１２  スライス厚
２１４  幅
２１６  高さ
２２２  画像平面
２５０  超音波プローブ
２５２  トランスデューサアレイ／バッキングスタック
２５４  トランスデューサたわみケーブル
２５６  処理ボード
２５８  位置メモリ
２６０  信号プロセッサ
２６２  位置メモリコントローラ
２６４  通信インタフェース
２６６  ホストシステム
２６８  通信線路
２７０  システムケーブル
２７１  コネクタ端
２７２  同軸ケーブル
２７３  ディジタル信号線
２７４  コネクタ
２７５  キャッシュメモリ
２７６  クランプ
２７８  ダウエルピン
２８０  ボルト
２８１  接続部材
２８３  接続インタフェース
３０２  圧電セラミック
３０４  ｚ軸バッキングブロック
３０６  回路トレース
３０８  音響吸収材料
３１０  導電性内側音響マッチング層
３１２  音響トランスデューサ要素
３１３  信号平面
３１４  接地金属層
３１６  外側音響マッチング層
３１８  最も外側のトランスデューサ要素
３２０  ラップアラウンド接地
３３０  ハウジング
３３２  第１のチャンバ
３３４  第２のチャンバ
３３６  モータ
３３８  歯車配置
３４０  接続部材
３４３  フレキシブルプリント回路板
３４４  フレキシブルプリント回路板
３４５  剛性接続インタフェース
３４６  シーリング部材
３４８  相互接続部材
３５０  接続部材３４０の第１の部分
３５２  接続部材３４０の第２の部分
３６０  ドライブシャフト
３６２  スキャンヘッドハウジング
３６４  スキャンヘッド
３６６  バイアスばね
３６８  音響膜
３７０  スロットまたは開口
３９１  枠
３９３  クランプ
【図１】
2006122673.tif 000003
【図２】
2006122673.tif 000004
【図３】
2006122673.tif 000005
【図４】
2006122673.tif 000006
【図５】
2006122673.tif 000007
【図６】
2006122673.tif 000008
【図７】
2006122673.tif 000009
【図８】
2006122673.tif 000010
【図９】
2006122673.tif 000011
【図１０】
2006122673.tif 000012
【図１１】
2006122673.tif 000013
【図１２】
2006122673.tif 000014
【図１３】
2006122673.tif 000015
【図１４】
2006122673.tif 000016