(57)【要約】診断用超音波撮像システムは、複数のトランスデューサ素子を持つスキャンヘッドを含む。時分割マルチプレクサのような信号結合器は、前記トランスデューサ素子のそれぞれに結合される。前記信号結合器は、前記トランスデューサ素子からの信号を組み合わせて複合信号とし、ワイヤ又は他の通信リンクを介して前記複合信号を超音波プロセッサに結合する。時分割デマルチプレクサのような信号分離器は、前記リンクに結合され、前記複合信号から前記トランスデューサ素子からの信号のそれぞれを回復する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトランスデューサ素子を持つスキャンヘッドであって、前記トランスデューサ素子のそれぞれがトランスデューサ素子端子を持つ当該スキャンヘッドと、
前記トランスデューサ素子端子に結合された時分割マルチプレクサであって、複数の前記トランスデューサ素子からの信号を組み合わせてより少ない数の組み合わされた出力信号とするように構成された当該時分割マルチプレクサと、
前記時分割マルチプレクサに結合されて前記各組み合わされた出力信号を受信する通信リンクと、
前記通信リンクと結合されて前記各組み合わされた出力信号を受信する時分割デマルチプレクサであって、前記各組み合わされた出力信号を、前記組み合わされた出力信号を生成するために組み合わされた前記信号に対応する分離された出力信号に分離するように構成された当該時分割デマルチプレクサと、
前記時分割デマルチプレクサから前記分離された出力信号を受信するために結合された超音波プロセッサと、
を有する診断用超音波撮像システム。
【請求項２】
前記時分割マルチプレクサが、
第１の複数の端子及び前記通信リンクに結合された第２端子を持つ第１マルチプレクサ回路であって、前記第１の複数の端子は、対応する前記トランスデューサ素子の前記トランスデューサ素子端子に結合され、前記第１マルチプレクサ回路が、前記第２端子を前記第１の複数の端子のそれぞれに結合するために制御入力部に印加される第１デジタル制御信号に応答する当該第１マルチプレクサ回路、
を有する、請求項１に記載の診断用超音波撮像システム。
【請求項３】
前記時分割マルチプレクサが、
それぞれ対応する前記トランスデューサ素子に結合される複数の入力端子を持つサンプル／ホールド回路であって、前記トランスデューサ素子のそれぞれから結合された信号のサンプルを保持し且つ対応する出力端子に前記サンプルを供給するように動作する当該サンプル／ホールド回路と、
第１の複数の端子と第２端子とを持つ第１マルチプレクサ回路であって、前記第１の複数の端子が、前記サンプル／ホールド回路の前記対応する出力端子に結合され、前記第１マルチプレクサ回路が、前記第２端子を前記第１の複数の端子のそれぞれに結合するために制御入力部に印加される第１デジタル制御信号に応答する当該第１マルチプレクサ回路と、
を有する、請求項１に記載の診断用超音波撮像システム。
【請求項４】
前記時分割デマルチプレクサが、
前記超音波プロセッサに結合された第１の複数の端子と前記通信リンクに結合された第２端子とを持つ第２マルチプレクサ回路であって、前記第２端子を前記第１の複数の端子のそれぞれに結合するために制御入力部に印加される第２デジタル制御信号に応答する当該第２マルチプレクサ回路、
を有する、請求項２又は３に記載の診断用超音波撮像システム。
【請求項５】
前記時分割デマルチプレクサが、前記通信リンクに結合された入力端子と、前記超音波プロセッサに結合されたデジタル出力ポートを持つアナログ／デジタルコンバータを有し、前記アナログ／デジタルコンバータが、クロック信号に応答して前記通信リンクから受信された電圧レベルを対応するデジタル値に変換し、前記デジタル値を前記デジタル出力ポートに印加する、請求項２又は３に記載の診断用超音波撮像システム。
【請求項６】
超音波スキャンヘッド内の対応するトランスデューサ素子からの信号を超音波プロセッサに結合する方法であって、
前記スキャンヘッドにおいて、複数の前記トランスデューサ素子からの前記信号を組み合わせて複合信号とするステップと、
前記スキャンヘッドからの前記複合信号を無線通信リンクを介して前記超音波プロセッサに結合するステップと、
前記超音波プロセッサにおいて、前記複合信号を、それぞれの前記トランスデューサ素子からの信号にそれぞれ対応する複数の成分に分離するステップと、
を有する方法。
【請求項７】
超音波スキャンヘッド内の対応するトランスデューサ素子からの信号を超音波プロセッサに結合する方法であって、
前記スキャンヘッドにおいて、複合信号とするために複数の前記トランスデューサ素子からの前記信号を時分割多重化するステップと、
前記スキャンヘッドからの前記複合信号を前記超音波プロセッサに結合するステップと、
前記超音波プロセッサにおいて、それぞれの前記トランスデューサ素子からの信号にそれぞれ対応する複数の成分に前記複合信号を時分割分離するステップと、
を有する方法。
【請求項８】
前記トランスデューサからの信号を時分割多重化するステップが、
前記複数のトランスデューサ素子からの前記信号をサンプリングするステップと、
サンプルを組み合わせるステップと、
前記スキャンヘッドからの前記サンプルを前記超音波プロセッサに結合するステップと、
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のトランスデューサ素子からの前記信号をサンプリングするステップが、前記複数のトランスデューサ素子からの前記信号を順次サンプリングするステップを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のトランスデューサ素子からの前記信号をサンプリングするステップが、前記複数のトランスデューサ素子からの前記信号を同時にサンプリングするステップを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記複合信号を時分割分離するステップが、
前記複合信号の振幅を定期的に決定するステップと、
決定された前記振幅のそれぞれに対応するデジタル値を生成するステップと、
前記デジタル値のそれぞれを前記超音波プロセッサのそれぞれの端子を介して前記超音波プロセッサに結合するステップと、
を有する、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断用超音波撮像システムに関し、より詳しくは、超音波スキャンヘッドを超音波プロセッサに結合する相対的に少ないチャネルを持つ通信リンクを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断撮像システムは、超音波撮像及び測定を実行するのに幅広く使用されている。例えば、心臓専門医、放射線専門医、及び産科医は、それぞれ心臓、様々な腹部の臓器、又は発育している胎児を検査するために超音波撮像システムを使用する。診断画像は、スキャンヘッドを患者の皮膚に対して配置し、前記スキャンヘッド内に配置された超音波トランスデューサ素子を作動して超音波エネルギを前記患者の体に送ることにより、これらのシステムから得られる。これに応答して、超音波エコーは、前記体の内部構造から反射され、戻ってくる音響エコーは、前記スキャンヘッド内の前記トランスデューサ素子により電子信号に変換される。
【０００３】
図１は、先行技術による超音波撮像システム１０を示す。スキャンヘッド１２は、ハンドル部１４を含み、ハンドル部１４は、トランスデューサ・アセンブリ１６を支える。トランスデューサ・アセンブリ１６は、一般に、チタン酸バリウム又はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のような結晶性材料から形成され、それぞれ超音波周波数における信号を送信及び受信することができる圧電性トランスデューサ素子１８のアレイを形成するように構成される。このように形成されたトランスデューサ素子１８は、線形アレイに配置されてもよく、又は代わりに、様々な２次元構成で配置されてもよい。スキャンヘッド・ケーブル２０は、プロセッサ２２及びスキャンヘッド１２が通信することを可能にするために、一端でスキャンヘッド１２に結合され、反対の端で超音波プロセッサ２２に結合される。超音波プロセッサ２２は、トランスデューサ・アセンブリ１６により送信された超音波信号の焦点を合わせるためにスキャンヘッド１２と信号を交換することができるビームフォーマ２４を含む。焦点合わせは、各素子において印加された電圧の相対的な時間遅延を制御することにより達成され、これにより前記電圧は、走査される体の中の選択された点に焦点を合わせた最終的な超音波信号を生成するために組み合わされる。このように達成された焦点は、各連続するトランスミッタ励起において移動されることができ、これにより送信される信号は、前記トランスデューサを動かさずに体内の様々な深さにおいて前記体を横断して走査されることができる。同様な原理は、前記トランスデューサが前記体の内部領域からリターンエコーを受信する場合にもあてはまる。トランスデューサ素子１８において生成される電圧は、時間において個々に遅延され、最終的な信号が、前記体内の単一の受信焦点から反射された音響エコーにより支配されるように合計される。焦点を合わされた前記信号は、この場合、視覚的なディスプレイ２８上に前記体の走査された領域の視覚的な画像を表示する前に、後の付加的な処理のために超音波プロセッサ２２内に配置された画像プロセッサ２６に転送されることができる。システム・コントローラ３０は、ビームフォーマ２４及び画像プロセッサ２６と協動的に相互作用してビーム形成信号の処理及びビームフォーマ２４からのデータフローを制御する。
【０００４】
より細かい解像度を持つ診断画像と、トランスデューサ素子の２次元アレイを必要とする３次元診断画像とに対する必要性は、非常に多数の個々のトランスデューサ素子１８を含むトランスデューサ・アセンブリを持つシステムの開発に進歩的に導いた。結果として、トランスデューサ・アレイ１６は、数百から三千ほどの範囲の数の個々のトランスデューサ素子１８を含みうる。一般に、トランスデューサ・アセンブリ１６内の各トランスデューサ素子１８は、個々の同軸ラインによりプロセッサ２２に結合されなければならない。全ての前記同軸ラインがスキャンヘッド・ケーブル２０を通って延在するので、スキャンヘッド・ケーブル２０の直径は、トランスデューサ素子１８の数が増加するにつれて増加する。結果として、トランスデューサ・アセンブリ１６のサイズが増加するので、スキャンヘッド・ケーブル２０は、ケーブルの減少された可とう性と増加されたケーブルサイズ及び重さとにより、超音波処置の間に操作することは増加的に難しくなる。トランスデューサ・アレイのサイズ及び複雑さが着実に増加すると、スキャンヘッド・ケーブル２０の直径及び重さは、ひどく大きくなることができる。
【０００５】
スキャンヘッド１２が、より容易に操作されることを可能にする１つの技術は、スキャンヘッド１２と超音波プロセッサ２２との間に同軸ケーブル以外の通信リンクを使用することである。例えば、無線又は光リンクが、同軸ケーブルの代わりに使用されることができる。しかしながら、多数のトランスデューサ素子１８のそれぞれからの信号をプロセッサ２２に結合する必要性は、他の理由でも問題となりうる。例えば、無線リンクの間のクロスカップリングを防ぐことは難しいことがありえ、スキャンヘッド１２と超音波プロセッサ２２との間に光リンクに必要な自由な“見通し線”を維持することが難しいことがありうる。従って、無線又は光リンクは、スキャンヘッド・ケーブルの重さ及び可とう性の問題を解決することができるが、これは、解決するのが難しい他の問題を作る。
【０００６】
幾つかの先行技術の超音波撮像システムは、スキャンヘッド１２と超音波プロセッサ２２との間に延在するケーブル２０内の同軸ラインの数の減少に帰着したスキャンヘッド１２内の回路を採用した。これらの先行技術の超音波撮像システムの幾つかは、最初は、かなり少数のトランスデューサ素子を持つスキャンヘッドに対して設計された。多数のトランスデューサ素子１８を持つスキャンヘッド１２が開発されたとき、これらは、スキャンヘッド１２内にマルチプレクサ（図示されていない）を配置することにより既存の超音波プロセッサ２２と共に使用するように構成された。この場合、異なるグループのトランスデューサ素子１８を超音波プロセッサ２２に選択的に結合するために前記マルチプレクサを使用することによりスキャンヘッド１８内の全てよりは少ないトランスデューサ素子１８からなる開口からの信号を使用して、ビームが合成されることができる。この場合、超音波画像は、送信開口、受信開口、又は両方が各サイクルに対して前記マルチプレクサを使用して再配置される複数の送信及び受信サイクルの処理により得られる。
【０００７】
このアプローチが、かなり多数のトランスデューサ素子１８を持つスキャンヘッドを、より少数のビームフォーマ２４入力チャネルを持つ超音波プロセッサに対して適合する点で成功であったが、この成功は、代償無しでは得られない。特に、各超音波画像を得るために複数の送信及び受信サイクルを実行する必要性は、前記超音波撮像システムのフレームレートを大幅に減少することができ、従って、超音波画像を得るには、かなり時間がかかる。加えて、前記システムは、どの時点においても前記スキャンヘッド内の利用可能な開口全体を使用することができない。
【０００８】
スキャンヘッド・ケーブル２０内の同軸ケーブルの数の減少に帰着する、先行技術の超音波撮像システムにおいて使用された他の技術は、ビームフォーマ２４により実行される処理機能の少なくとも幾つかを実行する前処理回路をスキャンヘッド１２内に配置することである。トランスデューサ素子１８からの前処理信号の結果として、トランスデューサ素子１８からの信号は、同軸ケーブルを介して結合されなければならない信号の数を減らすために組み合わされる。結果として、スキャンヘッド１２内の前処理回路を使用することは、スキャンヘッド・ケーブル２０内の同軸ケーブルの数を減少する。このアプローチが、スキャンヘッド・ケーブル２０内の同軸ケーブルの数の全体的な減少を可能にするが、重大な欠点が依然として存在する。例えば、機能の少なくとも幾つかがスキャンヘッド１２の設計により固定されるので、超音波プロセッサ２２が、得られる画像の種類及び他の要素に依存してスキャンヘッド１２とインターフェースすることができる可とう性は、減少される。更に、トランスデューサ素子１８アセンブリが全体的に又は部分的にの何れかで故障する場合には、かなり高価な前処理回路を含むスキャンヘッド１２は、故障したトランスデューサ素子１８と共に捨てられなければならないかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、多数の素子を持つにもかかわらず、可とう性と、全ての前記トランスデューサ素子を相対的に太いケーブルを介して前記超音波プロセッサに同時に結合することにより得られることができる機能性とを犠牲にすることなく、相対的に細いケーブル又は相対的に少ないチャネルを持つ通信リンクを介して前記超音波プロセッサに結合されることができるスキャンヘッドに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
超音波診断用撮像システム及び方法は、超音波スキャンヘッド内の対応するトランスデューサ素子からの信号を組み合わせて複合信号とし、前記複合信号を超音波プロセッサに結合する。前記複合信号は、この場合、前記超音波プロセッサにおいて構成成分に分離され、前記トランスデューサ素子からの元の信号を回復する。結果として、相対的に少ない同軸ケーブルのような相対的に少ないチャネルを持つ通信リンクは、前記スキャンヘッドからの前記複合信号を前記超音波プロセッサに結合するために使用されることができる。前記トランスデューサ素子からの前記信号は、前記スキャンヘッドにおいて組み合わされ、前記超音波プロセッサにおいて時分割多重化により分離されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による診断用超音波撮像システム４０の実施例が、図２に図示される。システム４０は、図１のシステム１０に非常に類似している。従って、簡略にするため、同一の構成要素は、同じ参照符号を与えられ、これらの構造及び動作の説明は繰り返されないだろう。図２のシステム４０は、相対的に細いスキャンヘッド・ケーブル４６がスキャンヘッド４４を超音波プロセッサ５０に結合することを可能にする異なるスキャンヘッド４４を使用する点で図１のシステム１０とは異なる。スキャンヘッド４４は、信号結合器５２の包含を除き図１のシステム１０で使用されるスキャンヘッド１２と実質的に同一であり、様々な実施例が、下に説明されるだろう。同様に、超音波プロセッサ５０は、信号分離器５６の存在を除いて図１のシステム１０で使用される超音波プロセッサ２２と実質的に同一であり、様々な実施例が、下に説明されるだろう。
【００１２】
信号結合器５２及び信号分離器５６の実施例は、図３に示される。本実施例において、信号結合器５２は、時分割マルチプレクサ６０を使用して実施され、信号分離器５６は、時分割デマルチプレクサ６０を使用して実施される。マルチプレクサ６０及びデマルチプレクサ６４は、信号ライン６６及び少なくとも１つの制御ライン６８を介して互いに結合され、全ての前記ラインは、スキャンヘッド・ケーブル４６（図２）を通って延在する。
【００１３】
マルチプレクサ６０及びデマルチプレクサ６４の動作は、ここで図４を参照して説明されるだろう。図４に示されるように、複数の信号Ｓ１、Ｓ２．．．ＳＮは、対応するトランスデューサ素子１８により生成される。トランスデューサ素子１８は、時分割マルチプレクサ６０の対応する入力部に結合され、時分割マルチプレクサ６０は、対応する時間ｔ１，ｔ２．．．ｔＮ；ｔ１＋Δｔ，ｔ２＋Δｔ．．．ｔＮ＋Δｔ；ｔ１＋２Δｔ，ｔ２＋２Δｔ．．．ｔＮ＋２Δｔ；等の対応する時間に前記信号をサンプリングする。前記信号は、増幅のような前記スキャンヘッド内の他の信号調整を受けてもよい。サンプルは、この場合、信号ライン６６に印加され、信号ライン６６を介して時分割デマルチプレクサ６４に結合される。デマルチプレクサ６４は、トランスデューサ素子１８からの前記サンプルを対応する出力端子に印加してトランスデューサ素子１８により生成された信号を再作成する。タイミングΔｔは、トランスデューサ素子１８からの前記信号の最高周波数成分の少なくとも２倍の逆数を選択され、これにより全ての周波数成分は、信号ライン６６を介して結合されるだろう。必要とされる信号ライン６６の数は、トランスデューサ素子１８の数、トランスデューサ素子１８からの前記信号の最大周波数成分、及び信号ライン６６の帯域幅に依存するだろう。一実施例において、トランスデューサ素子１８のそれぞれからの信号は、２０ＭＨｚでサンプリングされ、これによりサンプルは、１０ＭＨｚまでの前記信号の全ての周波数成分を保持することができる。信号ライン６６は、５００ＭＨｚの帯域幅を持つ。結果として、信号ライン６６は、２５のトランスデューサ素子１８からの前記信号を結合することができる。２００のトランスデューサ素子１８を持つスキャンヘッド４４は、従って、８の信号ライン６６を必要とするだろう。特に有利である信号ラインは、光ファイバ・リンクであり、光ファイバ・リンクの幅広いスペクトルは、波分割多重（ＷＤＭ）及び他の光多重化技術により多数のトランスデューサ素子に対するチャネルに対応することができる。
【００１４】
ビームフォーマ２４からの信号は、本質的に同じ態様で超音波エネルギのパルスを送信するためにスキャンヘッド４４に結合されることができる。事実、本発明の幾つかの実施例において、マルチプレクサ６０及びデマルチプレクサ６４は、同じ回路を用いて実施されることができる。簡略にするため、本発明の様々な実施例は、スキャンヘッド４４からの受信信号を超音波プロセッサ５０に結合する目的で記述されるだろう。しかしながら、同じ技術が、超音波プロセッサ５０からの送信信号をスキャンヘッド４４に結合するために使用されることができると理解されるだろう。また、タイミング情報を含む前記送信信号は、通常、ビームフォーマ２４によりデジタル形式で生成され、これらのデジタル信号は、従って、スキャンヘッド４４に効率的に結合される。
【００１５】
時分割マルチプレクサ６０及び時分割デマルチプレクサ６４の実施例が、図５に示される。時分割マルチプレクサ６０は、対応するトランスデューサ素子１８に結合された入力端子と、信号ライン６６に結合された単一の出力端子とを持つ従来のマルチプレクサ回路７０を用いて実施される。マルチプレクサ回路７０は、超音波プロセッサ５０からのＣＬＫ信号によりクロックされ、超音波プロセッサ５０内の他の回路（図示されていない）からのＲＳＴ信号によりリセットされるカウンタ７２からの信号により制御される。超音波プロセッサ５０内の時分割デマルチプレクサ６４は、カウンタ７８からの信号により制御されるデマルチプレクサ回路７６を用いて同様に実施される。カウンタ７８は、カウンタ７２をクロック及びリセットするのに使用された同じＣＬＫ及びＲＳＴ信号によりクロック及びリセットされる。
【００１６】
動作中に、カウンタ７２、７８は、初めにＲＳＴパルスによりリセットされ、これによりカウンタ７２は、第１トランスデューサ素子１８を信号ライン６６に結合し、デマルチプレクサ７６は、信号ライン６６を第１出力端子に結合する。カウンタ７２、７８は、この場合、ＣＬＫパルスにより逐次的に増加され、これによりマルチプレクサ７０に連続したトランスデューサ素子１８を信号ライン６６に結合させる。同時に、デマルチプレクサ７６は、信号ライン６６をデマルチプレクサ７６の対応する出力端子に結合する。デマルチプレクサ７６の前記出力端子は、相対的に太く、重く且つ不とう性のスキャンヘッド・ケーブル２０を持つ従来のスキャンヘッド１２が結合されるだろう、ビームフォーマ２４のような超音波プロセッサ５０の同じ構成要素に結合される。
【００１７】
図６は、図５の時分割マルチプレクサ６０と共に使用可能である時分割デマルチプレクサ６４の他の実施例を示す。時分割デマルチプレクサ６４は、カウンタ７２に印加される同じＣＬＫ信号により制御されるアナログ／デジタル（“Ａ／Ｄ”）コンバータ８０を用いて実施される。本実施例において、時分割マルチプレクサ６０は、図５を参照して上で記述されたのと同じ態様で動作する。Ａ／Ｄコンバータ８０は、信号ライン６６上に存在するサンプルの振幅を決定し、対応するデジタル値を生成する。前記デジタル値は、前記スキャンヘッドに通常結合される回路から“下流”にある超音波プロセッサ５０内の回路に印加される。例えば、トランスデューサ素子１８からの信号は、典型的には、ビームフォーマ２４内のＡ／Ｄコンバータに結合される。図６の実施例において、Ａ／Ｄコンバータ８０の出力部は、前記ビームフォーマ内の前記Ａ／Ｄコンバータの出力部が通常接続されるだろう場所と同じ場所でビームフォーマ２４に結合されるだろう。
【００１８】
動作中に、超音波プロセッサ５０は、初めに、ＲＳＴパルスをカウンタ７２に印加する。カウンタ７２は、この場合、デジタル値をマルチプレクサ７０に印加してマルチプレクサ７０に第１トランスデューサ素子１８を信号ライン６６に結合させる。第１ＣＬＫパルスは、この場合、カウンタ７２を増加してマルチプレクサ７０に第２トランスデューサ素子１８を信号ライン６６に結合させる。しかしながら、カウンタ７２及びマルチプレクサ７０が前記ＣＬＫパルスに応答することができる前に、前記ＣＬＫパルスは、Ａ／Ｄコンバータ８０に第１トランスデューサ素子１８からの信号のサンプルの振幅を示すデジタルワードを出力させる。残りのトランスデューサ素子１８からのサンプルの振幅に対応するデジタルワードは、同じ態様で得られる。
【００１９】
時分割デマルチプレクサの他の実施例は、図７に図示される。２０ＭＨｚサンプルレート及び５００ＭＨｚの通信リンク帯域幅の例において、５００ＭＨｚで動作するＡ／Ｄコンバータを採用することはかなり高価であるかもしれない。８０ＭＨｚで動作する低周波Ａ／Ｄコンバータは、より実際的且つ経済的である。この低周波数において、前記スキャンヘッド内のアナログ・マルチプレクサ６０’は、単一のケーブル内に複数の信号、例えば２４のトランスデューサ素子からの２４の信号を多重化するために使用されることができる。前記ケーブルの超音波システム側において、アナログ・デマルチプレクサ６４’は、変調速度のわずか、例えばマルチプレクサ６０’のレートの６分の１で動作し、それぞれ４つの時分割多重化信号を有する６つのアナログ出力を生成する。デマルチプレクサ６４’のクロック信号は、図７におけるＭで除算する回路７９により示されるように、カウンタ７８の出力をＭで除算することにより作成されることができる。前記デマルチプレクサの出力は、それぞれデマルチプレクサ６４’と同じレート、本例においてはマルチプレクサ６０’のレートの６分の１で動作する６つのＡ／Ｄコンバータに結合される。各Ａ／Ｄコンバータの出力ストリームにおける時分割多重化された４つのチャネルは、この場合、上で述べられたデジタル領域で分離される。
【００２０】
図８は、図５、６又は７の時分割デマルチプレクサ６４と共に使用可能である時分割マルチプレクサ６０の他の実施例を示す。図８の時分割マルチプレクサ６０により実行される機能は、トランスデューサ素子１８からの信号がサンプリングされるタイミングにおいて図５の時分割マルチプレクサ６０により実行される機能と異なる。図５の時分割マルチプレクサ６０において、トランスデューサ素子１８からの信号は、異なる時間にサンプリングされる。サンプルを得る際の相対的な遅延は、ビームフォーマ２４においてトランスデューサ素子１８からの信号を処理する場合に考慮に入れられなければならない。結果として、ビームフォーマ２４における前記信号の処理は、トランスデューサ素子１８からの信号が、いつでもサンプリングされることができる従来の診断用超音波撮像システムより複雑である。
【００２１】
図８の時分割マルチプレクサ６０は、サンプル／ホールド（“Ｓ／Ｈ”）回路９０と、マルチプレクサ回路９２と、マルチプレクサ回路９２の動作を制御するカウンタ９４とを用いて実施される。動作中に、超音波プロセッサ５０は、Ｓ／Ｈ回路９０に全てのトランスデューサ素子１８から対応する出力部において前記信号を同時にサンプリングさせるＲＳＴパルスを生成する。前記ＲＳＴパルスは、カウンタ９４をリセットし、これによりマルチプレクサ回路９２にＳ／Ｈ回路９０からの第１出力を信号ライン６６に結合させる。この後のＣＬＫパルスは、Ｓ／Ｈ回路９０からの残りの出力を信号ライン６６に順次結合する。Ｓ／Ｈ回路９０からの全ての前記出力が、信号ライン６６に結合された後に、前記ＲＳＴパルスは、再び生成され、全てのトランスデューサ素子１８からの前記信号を再びサンプリングする。
【００２２】
図２の信号結合器５２及び信号分離器５６の上述の実施例は、時分割多重化を使用する。しかしながら、信号結合器５２及び信号分離器５６は、周波数分割多重化のような他の手段を代わりに使用することができる。例えば、図９を参照して、各トランスデューサ素子１８は、例えば周波数変調器、位相変調器又は振幅変調器であってもよい対応する変調器１００に結合される。変調器１００の出力部は、合計器１０２に結合される。変調器１００のそれぞれは、異なる周波数帯で動作し、該帯域内のキャリア信号は、例えば振幅変調器（“ＡＭ”）、周波数変調器（“ＦＭ”）又は位相変調器（“ＰＭ”）を介して、対応するトランスデューサ素子１８からの信号により変調される。前記ＡＭは、両側波帯振幅変調器であってもよく、又は帯域幅効率を２倍にするために、単側波帯振幅変調器であってもよい。図１０に図示されるように、第１変調器１００ａは、ｆ０乃至ｆ０＋Δｆにわたる周波数帯で動作し、第２変調器１００ｂは、ｆ０＋Δｆ乃至ｆ０＋２Δｆにわたる周波数帯で動作し、以下も同様である。周波数帯の幅Δｆは、全ての周波数成分が信号ライン６６を介して結合されるように、トランスデューサ素子１８からの信号の最高周波数成分の少なくとも２倍に選択される。
【００２３】
図９の実施例は、それぞれが反射された超音波の振幅に対応する電圧を生成するトランスデューサ素子１８に関連して説明されたが、他の技術も可能である。例えば、トランスデューサ素子１８は、ＭＥＭＳ技術を使用して作られることができる可変リアクタンス音響トランスデューサ素子であってもよい。各可変リアクタンス音響トランスデューサ素子のキャパシタンスは、超音波振幅の関数であろう。各可変リアクタンス音響トランスデューサ素子は、発振器回路（図示されていない）内で使用され、前記発振器の動作周波数を決定するだろう。前記発振器の動作周波数は、従って、超音波エコーの振幅を示すだろう。前記発振器からの信号は、この場合、対応する変調器１００を変調するために使用されるだろう。
【００２４】
合計器１０２の出力部における複合信号は、信号ライン６６を介して復調器１０８のセットに結合され、復調器１０８の１つは、各変調器に対して備えられる。各復調器１０８は、対応する変調器１００が動作するのと同じ周波数帯で動作し、これにより各復調器１０８は、対応するトランスデューサ素子１８からの出力信号を回復する。復調器１０８の出力部における信号は、スキャンヘッド・ケーブル２０を介して個々に結合されたトランスデューサ素子１８からの信号が結合される場所と同じ場所で超音波プロセッサ５０内のビームフォーマ２４に結合される。
【００２５】
上記のことから、本発明の特定の実施例が、説明のためにここに記述されたが、本発明の精神及び範囲から外れることなく様々な変更が行われうることが理解されるだろう。例えば、様々な信号結合器及び信号分離器の実施例は、信号ラインを介して互いに結合されていると記述されたが、他の通信リンクが使用されることができる。例えば、信号結合器は、無線又は光通信リンクを介して信号分離器に結合されることができる。従って、本発明は、添付請求項によるものを除き制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】スキャンヘッドを超音波プロセッサに接続するために相対的に太く、重く且つ不とう性のケーブルが使用される従来の診断用超音波撮像システムのブロック図である。
【図２】スキャンヘッドを超音波プロセッサに接続するために相対的に細く、軽く且つ可とう性のケーブルが使用される本発明の一実施例による診断用超音波撮像システムのブロック図である。
【図３】時分割多重化を採用する図２のシステムにおいて使用可能な超音波プロセッサの一部とスキャンヘッドとの実施例のブロック図である。
【図４】図３のスキャンヘッド及びプロセッサの動作を図示する波形図である。
【図５】図３の時分割多重化の実施例において使用可能な超音波プロセッサの一部とスキャンヘッドとの実施例のブロック図である。
【図６】図３の時分割多重化の実施例において使用可能な超音波プロセッサの一部とスキャンヘッドとの他の実施例のブロック図である。
【図７】図３の時分割多重化の実施例において使用可能な超音波プロセッサの一部とスキャンヘッドとの他の実施例のブロック図である。
【図８】図３の時分割多重化の実施例において使用可能なスキャンヘッドの他の実施例のブロック図である。
【図９】周波数分割多重化を採用する図２のシステムにおいて使用可能な超音波プロセッサの一部とスキャンヘッドとの実施例のブロック図である。
【図１０】図９のスキャンヘッド及びプロセッサの動作を図示する周波数スペクトル図である。
【図１１】本発明の説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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