(57)【要約】超音波測定または画像化システムから最小組の線を介して遠隔動作する超音波パルスエコー送受信機システムが、少なくとも１つの超音波トランスデューサ素子と、トランスデューサ素子の近くに取り付けられ、受信機増幅器および送信スイッチを少なくとも備える電子回路とを備える。電子回路へのＤＣバイアス電圧は、バイアス線を介して超音波機器から供給され、トランスデューサ素子は、受信機増幅器の入力に電気的に接続され、増幅器の入力は、トランスデューサ電極における大きなＡＣ送信パルス電圧に耐えるように設計される。受信機増幅器の出力は、受信線を介して超音波機器に供給される。他の電子回路を介して供給されてもよい。送信スイッチの一方の端子はトランスデューサ素子のホット電極に接続され、他方の端子は、超音波機器からの高電圧ＡＣパルスを介して供給する送信線に接続されてトランスデューサから超音波パルスを送信する。送受信機の一部であるバッファ増幅器を介して供給されて送信線に接続されてもよい。
2005537081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波測定器または画像化システムから最小組の線を介して遠隔動作する超音波パルスエコー送受信機システムであって、
−少なくとも１つの超音波トランスデューサ素子と、同トランスデューサ素子の近くに取り付けられ、受信機増幅器および送信スイッチを少なくとも備える電子回路と、からなる送受信システムと、
−バイアス線を介して前記超音波機器から供給される、該電子回路へのＤＣバイアス電圧と、
前記受信機増幅器の入力に電気的に接続され、同増幅器の入力は、トランスデューサ電極での大きなＡＣ送信パルス電圧に耐えるように設計された、前記トランスデューサ素子と、
受信線を介し、他の電子回路をも介する可能性のある前記超音波機器に供給される前記受信機増幅器の出力と、
一方の端子は前記トランスデューサ素子のホット電極に接続され、他方の端子は、前記超音波機器からの高電圧ＡＣパルスを送受信機の一部であるバッファ増幅器を介して供給する可能性のある送信線に接続され、前記トランスデューサから超音波パルスを送信する前記送信スイッチと、
からなる超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項２】
前記受信線、前記バイアス線、および前記送信線のうち少なくとも２つは１本の線に接続および統合されて、前記送受信機を前記超音波機器に接続する線の本数を減らす請求項１に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項３】
前記受信線、前記バイアス線、および前記送信線は１本の線に接続および統合されて、送受信機システムへの接地接続を含む１本の対線ケーブルを介して前記超音波機器から前記送受信機を操作できるようにする請求項２に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項４】
前記送信スイッチは、前記送信線における高いＡＣ電圧送信パルスにより低い直列ＡＣインピーダンスに自動的に切り換わり、前記送信線における、規定レベルよりも低いＡＣ信号レベルにより高いＡＣインピーダンスに自動的に切り換わる少なくとも１つのダイオードを備える請求項１に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項５】
前記送信スイッチはスイッチングトランジスタまたはダイオードを備え、切り換えは制御信号によって制御され、該スイッチ制御信号は、前記スイッチが送信期間中にオンとなり、受信期間中にオフとなるように選択される請求項１に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項６】
前記送信スイッチ制御信号は前記送信線上の前記高電圧ＡＣ送信パルスから導出され、前記スイッチは、該送信パルスによって自動的にオンに設定され、前記受信期間中に自動的にオフに設定される請求項５に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項７】
前記受信機増幅器が前記トランスデューサ電極における高いＡＣ送信電圧に耐える能力は、前記増幅器の入力と直列のインピーダンスを有する回路によって得られる請求項１に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項８】
前記直列回路はコンデンサである請求項７に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項９】
前記直列回路は、バイアス電流によりｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ接続される２つのダイオードであり、前記トランスデューサにおける低レベルの信号に対して前記ダイオードのＡＣインピーダンスは低くなり、前記トランスデューサにおける高レベルのＡＣ信号に対して前記ダイオードのＡＣインピーダンスは高くなる請求項７に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項１０】
前記直列回路は、スイッチングトランジスタまたはダイオードを備える受信機スイッチであり、切り換えは制御信号によって制御され、該スイッチ制御信号は、前記受信機スイッチが前記送信期間中にオフとなり、前記受信期間中にオンとなるように選択される請求項７に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項１１】
前記受信スイッチ制御電圧は前記高電圧送信パルスから導出され、前記受信スイッチは、前記送信パルスによって自動的にオフに切り換わり、前記受信期間中に自動的にオンに切り換わる請求項１０に記載の超音波パルスエコー送受信機システム。
【請求項１２】
受信モードにおいて選択可能またはダイナミックなフォーカスを達成することが可能であり、超音波測定器または画像化システムから最小組の線を介して遠隔操作可能である超音波パルスエコーアレイ送受信機システムであって、
−それぞれ固定フォーカスを有するとともに固定信号遅延線に結合される複数の素子からなる超音波トランスデューサアレイと、該トランスデューサアレイの近くに取り付けられ、電子受信加算回路および少なくとも１つの電子受信フォーカススイッチを備える電子回路と、を備える送受信システムと、
−バイアス線を介して前記超音波機器から供給される、該電子回路へのＤＣバイアス電圧と、
前記加算回路に強固に結合され、少なくともいくつかのアレイ素子からの信号は、前置増幅器においてそれぞれの信号が増幅され、および／または前記電子回路の一部である電子遅延線においてそれぞれの信号が遅延された後で、制御可能な電子受信フォーカススイッチを介して前記加算回路に結合され、該加算回路からの信号は、受信線を介して前記超音波機器に送信されるフォーカスされた受信信号である、１つのアレイ素子からの信号と
−選択された素子群の前記加算回路への前記フォーカススイッチを閉じることにより、選択された能動開口および焦点深度を得るべく決定された、各素子のフォーカスおよび信号遅延と、からなり、
前記フォーカススイッチを或る順序で閉じて前記加算回路に接続される素子数を増やすことによって、能動受信開口および焦点深度を増大させる、
超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項１３】
前記素子の信号遅延の少なくとも一部は前記素子の正面の音響経路の一部である音響遅延線によって得られ、該音響遅延線の材料は測定または画像化対象の波伝搬速度とは異なる波伝搬速度を有し、前記遅延線の材料の厚さが前記素子の信号遅延の少なくとも一部を決める請求項１２に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項１４】
前記音響遅延線の材料の波速度は前記画像化対象の波速度よりも高く、前記音響遅延線の材料は、前記能動開口全体の前記超音波信号の正味アポダイゼーションを生成して、ビームのサイドローブを低減する吸収を有する請求項１３に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項１５】
各素子の前記信号遅延は少なくとも部分的に、前記アレイ表面全体を機械的に形成する、例えば湾曲させることによって得られる請求項１２に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項１６】
前記電子回路は、一方の端子が前記トランスデューサ素子のうちの少なくとも１つのホット電極に接続され、他方の端子が前記超音波機器からの高電圧ＡＣ送信パルスをおそらくは送受信機の一部である電子遅延線および／またはバッファ増幅器を介して供給する送信線に接続される少なくとも１つの電子送信スイッチを備え、該送信スイッチ回路は、送信期間中の低い直列の電気インピーダンスと受信期間中の高い電気インピーダンスの間で切り換えを行う能力を有する請求項１２に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項１７】
少なくとも１つの電子送信スイッチは、前記送信線に高電圧のＡＣ送信パルスがかかるとＡＣインピーダンスを低い値に自動的に切り換え、前記送信線上のＡＣ電圧が制限値未満に低下すると高いＡＣインピーダンスに自動的に切り換わる能力を有する請求項１６に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項１８】
前記送信スイッチのスイッチングコンポーネントは少なくとも１つのダイオードからなる請求項１７に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項１９】
送信スイッチ制御電圧によって少なくとも１つの電子送信スイッチをオンまたはオフに切り換えることができる請求項１６に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２０】
制御電圧を有する前記送信スイッチのスイッチング素子は、ダイオードまたはスイッチングトランジスタからなる請求項１９に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２１】
前記電子回路は、一方の端子が少なくとも２つのトランスデューサ素子に接続され、他方の端子がおそらくは送受信機の一部である電子遅延線および／またはバッファ増幅器を介して同一の送信線に接続される少なくとも２つの送信スイッチを備え、前記送信スイッチの少なくとも1つは、制御電圧によってオンまたはオフに切り換えることができ、該送信
スイッチの制御電圧は、能動送信トランスデューサアレイ素子群を選択できるように選択可能であり、能動送信開口の幅および焦点深度を選択する請求項１６に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２２】
前記受信フォーカススイッチは、選択的にオンに切り換えて受信開口およびフォーカスを選択することができ、送受信合成（combined transmit and receive）ビームにより前記
受信信号の規定された深度範囲において細い観察ビームを形成する請求項２１に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２３】
各送受信合成フォーカスの前記受信信号を用いて、前記合成観察ビームが細い深度範囲において測定または画像化を行う請求項２２に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２４】
前記測定または画像は一連の深度範囲からなり、送信および受信フォーカスが各範囲の最小幅の観察ビームについて選択される請求項２３に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２５】
前記送信スイッチの制御電圧は順に選択され、第１の送信パルスについて、前記送信開口に対して焦点深度の短いトランスデューサ素子が選択され、連続する送信パルス組について、焦点のより深いより多くの数の素子が接続され、前記組の連続する送信パルス毎に能動送信開口および焦点深度を増大させる請求項２１に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２６】
前記送信期間中に前記送信線に接続されるアレイ素子の数が、前記超音波機器から前記送受信機への少なくとも１本の信号線を介したシグナリングにより制御される請求項２１に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２７】
前記受信加算回路に接続されるアレイ素子の数が、前記超音波機器から前記送受信機への少なくとも１本の信号線を介したシグナリングにより制御される請求項１２に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２８】
少なくとも１つの送信スイッチへの前記制御電圧は前記送信スイッチへの入力線における高電圧ＡＣ送信パルスから導出される請求項２１に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項２９】
前記送信スイッチ制御電圧は、前記電子回路の送信スイッチ制御電圧シーケンサ回路部によって、前記送信線における高電圧ＡＣ送信パルスまたは前記超音波機器からの信号線上の特別なシグナリングにより生成される順に選択される請求項２５に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項３０】
前記送信スイッチ制御電圧シーケンサは、前記送信線上の特別なシグナリング、例えば一定期間にわたる前記送信線の電圧レベルの変化によりリセットされる請求項２９に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項３１】
前記電子回路はまた、前記受信フォーカススイッチを制御する受信タイミング回路を備え、該受信タイミング回路は、パルスの送信時に、また前記受信フォーカススイッチ上のパルス送信の切り換え後に時間順にリセットされ、前記パルス送信後に時間とともに能動受信開口および焦点深度を増大させて、前記受信ビームのダイナミックフォーカスを行う請求項１２に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項３２】
前記バイアス線、前記受信線、前記送信線、および前記信号線のうち少なくとも２つを１本の線に接続および統合して、前記超音波機器と前記アレイ送受信機を接続する線の本数を減らす請求項１２または２１に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項３３】
前記バイアス線、前記受信線、前記送信線、および前記信号線を１本の線に接続および統合して、前記超音波機器と前記アレイ送受信機の間の接続に接地接続を含む１本の対線ケーブルを用いることができるようにする請求項１２または２１に記載の超音波パルスエコーアレイ送受信機システム。
【請求項３４】
細い通路を介して構造を画像化する超音波画像化器具であって、請求項１または１２に記載の超音波送受信機システムが細長い挿入器具の先端に取り付けられるとともに、少数の線を介して超音波画像化システムに接続される超音波画像化器具。
【請求項３５】
前記細長い挿入器具の先端は該挿入器具の外側端部から操向可能（direction steerable
：方向ステアリング可能）である請求項３４に記載の超音波画像化器具。
【請求項３６】
前記細長い挿入器具は、生体に挿入して該生体中の組織構造を画像化する器具である請求項３４または３５に記載の超音波画像化器具。
【請求項３７】
前記細長い挿入器具は、体内の血管または尿道あるいは他の細い通路の壁および周辺組織の超音波画像化のためのカテーテルである請求項３６に記載の超音波画像化器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小さな構造の通常は５ＭＨｚを超える高周波数での高分解能の超音波画像化に関し、超音波トランスデューサ（単数または複数）と超音波画像化または測定機器を接続するケーブル線用の空間に限りのある通路を介して、超音波トランスデューサまたはトランスデューサアレイを画像化すべき構造に近づける。
【０００２】
このような用途の例に、カテーテルの先端のトランスデューサからの血管壁の血管内超音波画像化（ＩＶＵＳ）、前立腺の尿道内画像化、または最小侵襲手術あるいは細い通路を介した他の手術中の腫瘍および小血管の高分解能画像化がある。本発明はそのような状況において、測定される後方散乱信号の信号対雑音比が特に高く、外部からの電磁干渉に対して高度に不活性である解決策を提示する。
【０００３】
より具体的には、本発明は、前置増幅器電子回路（electronics）、超音波トランスデ
ューサアレイを有する音響ビーム形成回路、超音波トランスデューサアレイ、およびその組み合わせの設計において、１本の対線ケーブルまでの少数の電線を用いて超音波画像化または測定システムから操作することができる小型アセンブリに電子回路やトランスデューサ（単数または複数）を短距離で集積することを可能にすることに関する。
【０００４】
本発明にはまた、アクセスの容易な構造の高周波数での超音波画像化、例えば高分解能の皮膚または目の画像化（ｆは約２０〜１００ＭＨｚ）における信号対雑音比および電磁干渉に対する不活性、を最大にするという用途もある。本発明にはさらに、電気インピーダンスの高い小さな素子を有するトランスデューサアレイの低周波数の画像化および測定の用途もあり、これらの場合は信号対雑音比および電磁干渉に対する不活性を改善する。本発明にはまた、直線状アレイを用いた仰角方向の切り換え集束（focusing：焦点合わせ）の用途もあり、トランスデューサアレイの手動操作をより簡単にするために機器を接続する線の本数を少なくする。
【背景技術】
【０００５】
超音波エコー画像化システムの空間分解能は超音波波長２つ分の大きさである。超音波波長λはλ＝ｃ／ｆとして超音波周波数ｆに関連し、ここでｃ〜１５４０μｍ／μｓは組織中の超音波伝搬速度である。よって、低波長すなわち鮮明な分解能を得るには、高い超音波周波数を用いなければならない。しかし、超音波エコー画像化の画像深度は、組織における超音波エネルギーの吸収によって制限される。吸収は周波数とともに大きくなるため、所与の画像深度に用いることのできる周波数に上限が設けられる。したがって、画像分解能は画像深度によって制限される。
【０００６】
よって、血管壁のような小さな構造、または内部器官の他の小さな構造の画像化では、超音波トランスデューサを構造に近づけ、画像深度ひいては吸収による超音波の減衰を制限することが必要である。１０ｍｍ未満の画像深度では、７５−１５μｍの範囲の波長を有する２０−１００ＭＨｚの範囲の超音波周波数を用いることができる。これにより、トランスデューサの周波数、帯域幅、および開口に応じて約１５０μｍから３０μｍの範囲の空間分解能が得られる。
【０００７】
超音波トランスデューサは、切痕または生まれ持った体の穴を介して体内に挿入されるカテーテルまたは他の細長い器具の先端にトランスデューサ構造を取り付けることによって、血管壁や他の器官のような体内の内部構造に近づけることができる。次に１本のケーブルにより、伸長したプローブの先端にあるトランスデューサと超音波画像化または測定
機器を接続する。画像化機器から離れたところにあるトランスデューサにこのように高い周波数を用いた場合、次のような実際問題が生じる。
【０００８】
１．３０ＭＨｚを超える超音波周波数では、トランスデューサと、画像化機器に接続するケーブルとの間のインピーダンス不整合により損失が生じ、所与の周波数における信号対雑音比ひいては最大画像深度が制限される。挿入機器の太さが制限されることにより、トランスデューサと画像化機器を接続する線の太さも制限され、さらなる吸収が生じて画像化感度が低下する。
【０００９】
２．例えば３５ＭＨｚでは、ケーブル内の電磁波長は〜６ｍであり、通常のカテーテルの長さとほぼ同じ４分の１の波長すなわち〜１．５ｍが得られる。よってカテーテルは、超音波受信機の周波数範囲で４分の１の波長に調節されたアンテナのようになり、画像化システムは、能動受信機の周波数範囲内の外部の電磁干渉（ＥＭＩ）源に非常に敏感になる。
【００１０】
３．超音波トランスデューサと機器の間に１本の細いケーブルを用いる際の他の問題は、細い超音波ビームを得ることに関連する。ビーム焦点における超音波の回折の効果を低減し、ひいては焦点径を低減するため、能動トランスデューサ開口にわたり多数の波長がなければならない（通常は開口にわたり〜５０の波長が必要である）。しかし、このような回折の少ない集束では、焦点深度が浅くなり、鮮明な集束範囲と空間分解能が制限される。
【００１１】
この受信ビームの問題に対する標準的な解決策は、受信ビームの焦点が常にエコーの受信深度に従うダイナミックフォーカスのトランスデューサ素子のアレイを用いることである。電子的に操向されるダイナミックフォーカスは、各アレイ素子信号に遅延を加え、この遅延と、焦点から素子までの伝搬遅延との合計が全ての素子で略同じになるようにすることによって得られる。加える遅延は、音響遅延線または電子遅延線、あるいはその両方の組み合わせにより得ることができる。また、深度に伴う焦点径の拡大を制限するために、画像深度とともに能動トランスデューサの送信開口を増大させたい。
【００１２】
４．パルスを送信するためには、パルスを送信した後で変更することはできないため、固定された送信ビームの焦点を選択しなければならない。その場合、様々な送信焦点深度を選択でき、送信ビームを最も重要な画像範囲に集束できることが望ましい。それぞれに集束する別個の送信パルスで画像化される複数の部分範囲から全画像範囲を作成することによって、送信ビームの一種のダイナミックフォーカスを行うことができる。また、深度に伴う焦点径の拡大を制限するために、画像深度とともに能動トランスデューサ送信開口を増大させたい。
【００１３】
したがって、高い信号対雑音比で電磁干渉にほとんど影響されずに動作する挿入器具の遠位端にトランスデューサアレイを設けることが望ましい。このアレイは、最少数の線を介して超音波画像化または測定機器から操作することができる動的または切り換え可能な受信フォーカスおよび拡大する受信開口、切り換え可能な送信フォーカスおよび拡大する送信開口を有し、狭い構造に挿入される器具の断面を最小化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、超音波トランスデューサまたはトランスデューサアレイの近くに電子回路を取り付けることによって、上記の問題に対する解決策を考案する。ここで回路は、最少１本の対線ケーブルまでの数本の線を介して操作される能力を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、その最も単純な形態において、１本の対線ケーブルを介して操作することができる前置増幅器を備え、対線ケーブルはこの増幅器にＤＣバイアス電圧を供給する。線を介して高電圧パルスを送信する場合、ブレークスルー回路（breakthrough circuit）が線をトランスデューサに接続し、超音波パルスを送信し、一方、受信モードでは、トランスデューサ上の低レベル信号を増幅し、より高レベルの信号として同一の線を介して画像化または測定機器に供給する。ケーブル上で受信信号レベルが上昇するため、システムは、ケーブル損失および外部の電磁干渉に受ける影響が少なくなり、よって画像化または測定の感度が最大化される。
【００１６】
アレイによる動的な受信フォーカスのために、本発明はその最も一般的な形態において、トランスデューサアレイの近くに取り付けられる集積電子回路を備え、この回路は、パルス送信後に時間順に自動的に切り換えられる個々の素子および遅延回路に前置増幅器を設け、受信ビームのダイナミックフォーカスを行う。本発明の１実施形態において、トランスデューサ素子の正面の音響遅延線は、素子信号の全遅延または部分遅延に用いられる。回路はまた、送信パルスが異なる送信フォーカスを順番に選択し、複数の送信フォーカスでの画像化を行うことができるように設定することもできる。本発明はまた、送信パルスの前に符号化シグナリングを使用して、送信フォーカス設定ならびに動的な受信フォーカスの範囲を１本の線を介して選択することもできる。
【００１７】
より単純な実施態様では、本発明は、事前にプログラムされた増幅器およびスイッチング回路を用いることによって、画像化機器とトランスデューサシステムの間の１本の対線ケーブルにより操向された焦点および開口を得る。スイッチング回路は、各焦点範囲についてプリフォーカスされたアレイ素子の組を事前に設定された遅延と選択的に組み合わせる。各素子の事前に設定された焦点および遅延は、各素子および能動開口の両方の位相誤差が、素子がビーム形成に関与する範囲の限界（例えば９０−１２０度）未満となるように選択される。さらに多くの数の素子を深度と組み合わせることによって、深度が増すにつれてビーム径を制限する、増大する開口を得る。
【００１８】
特に単純な実施態様では、各素子のプリフォーカスおよび遅延の両方が、各素子の正面の適応された曲率および厚さを有する音響レンズ材料により行われる。電子回路は次に、パルス送信によりリセットされる時間操向スイッチング回路において各素子からの信号を選択的に加算する前に、当該信号に可能な増幅を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態のいくつかの例を以下に、図面を参照して提示する。図１ａは、電子回路１０１と超音波トランスデューサ１０２とを備える超音波パルスエコー送受信機ユニット１００を示す。送受信機ユニットは、１本の多線ケーブル１０４を介して超音波測定または画像化機器１０３に結合される。電子回路へのＤＣバイアス電圧は、バイアス線１０７を介して超音波機器から供給され、送受信機は、接地線１１２を介して超音波機器に接続された共通接地を有する。また、低レベルの受信信号を外部の電磁干渉から遮蔽する一般的な技法に従って、機器において接地される導電金属シールドでケーブル全体を包むことができることが明らかである。
【００２０】
トランスデューサ素子のホット電極は、送信スイッチ１０９の一方の端子に結合され、他方の端子は送信パルスバッファ１１０の出力に結合される。高電圧のＡＣ送信パルスが超音波機器から送信線１１１を介して供給され、送信パルスの継続時間の間、送信スイッチ１０９は、低いＡＣ値に対してオンに切り換えられ、トランスデューサ素子１０２から超音波パルス１１３を送信する。
【００２１】
パルスの送信後、送信スイッチ１０９は高ＡＣインピーダンスに切り換わり、トランスデューサ素子１０２を送信駆動回路１１０からアイソレートする。後方散乱した超音波１１４が、トランスデューサにより低レベルの電気信号に変換され、受信機入力スイッチ１０６を介して前置増幅器１０５に供給される。この受信機入力スイッチは、受信期間中の低レベルの信号に対してかなり低い直列インピーダンスを有し、その直列インピーダンスは前置増幅器の特性に設計される。トランスデューサに高電圧のＡＣ送信パルスがある場合、受信機スイッチ１０６は、増幅器の入力への最大電流のリミッタとして働き、よって高いＡＣ電圧の送信パルスに対して受信機増幅器の入力の保護を行う。
【００２２】
受信機増幅器の出力は、受信線１０８を介して超音波機器に供給され、よってトランスデューサ素子上の後方散乱信号を増幅したものを超音波測定または画像化機器に供給する。超音波機器に接続するケーブル上の受信信号の増幅レベルは、ケーブル送信損失および外部電磁源からの干渉の影響を減らし、よって機器に送信される受信信号の信号対雑音比を高くする。
【００２３】
送受信スイッチの一例を図１ｂの１０６に示す。このスイッチは、バイアス抵抗器１２３、１２４、１２５を通るように配置された順方向バイアス電流とｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ結合された２つのダイオード１２１および１２２を備える。コンデンサ１２６および１２７は、前置増幅器の入力および送信回路に対してスイッチのＤＣバイアスのアイソレーションを行い、１０９は、２つのダイオード１３１および１３２を備える送信スイッチの一例を示す。送信スイッチは、スイッチの入力における低レベルのＡＣ電圧に対する高ＡＣインピーダンス、および送信スイッチの入力における高レベルのＡＣ電圧振幅に対する低ＡＣインピーダンスのアイソレーションを行う。
【００２４】
１本の対線ケーブルを介して超音波機器から供給されることができる簡略化した送受信機システムを図１ｃに示す。本発明のこの実施形態において、ＤＣバイアス線、送信線、および受信線は、接地線１１２を含む１本の信号線１０８に統合され、超音波機器から送受信機システムの対線操作を行う。
【００２５】
図１ｃの例示的な実施形態では、電子回路に搭載されている送信バッファがなく、トランスデューサの送信駆動信号は、超音波機器から共通の信号線１０８を介して送信スイッチ１０９へ、さらにトランスデューサ素子１０２へ直接供給される。例えば、前置増幅器１０５の開放トランジスタ出力を用いるか、または増幅器出力と直列の抵抗器を用いる場合、増幅器に損傷を与えることなく、共通線１０８を介して増幅器の出力へＤＣバイアスを供給することができる。開放トランジスタ出力を用いる場合でも、機器ケーブルへの受信信号のインピーダンス整合に増幅器出力の直列抵抗器を用いることが依然として便利である。このような直列抵抗器はさらに、高ＡＣ電圧送信パルス中の増幅器出力の保護を高める。
【００２６】
図１ｂの例示的な受信アイソレーションスイッチ１０６および送信スイッチ１０９は、スイッチの入力の信号レベルによって、アイソレーションモードの高インピーダンスとオンモードの低インピーダンスとの間で自動的に切り換わる。一般的な電子回路設計方法に従って、これらのスイッチは、スイッチングトランジスタまたはダイオードを備えることができることが明らかであり、スイッチインピーダンスは、制御信号の電圧または電流によって決まる。よって本発明は、提示する図面のスイッチの例の、標準的な電子設計技法に従うこのような修正を含む。
【００２７】
図１ｄは、図１ｃの実施形態による１実施態様の詳細な回路の例を示す。図１ｄにおいて、トランジスタ１４０は前置増幅器を設け、入力保護スイッチ１０６は、直列コンデンサ１４１および制限トランジスタダイオード１４２によって設けられる。コンデンサ１４
１は増幅器入力の抵抗とともに、実際の超音波周波数範囲において高レベルの転送機能を提供すると同時に、送信期間中にアイソレーションダイオード１４２による負荷を制限するように設計される。ダイオードやトランジスタと比べた場合に、直列コンデンサにより受信機の入力保護を行う利点としては、コンデンサが受信信号に加える雑音は非常に少ないことがある。
【００２８】
増幅器トランジスタ１４０の開放出力は、受信期間中に受信機ケーブルに対してインピーダンス整合を行う抵抗器１４３を介して信号線１０８に供給され、トランジスタダイオード１４４とともに、増幅器トランジスタの高電圧送信パルスの保護を行う。基板に抵抗器１４５を設けることにより、この設計では負の送信パルスを使用することができる。
【００２９】
送信スイッチ１０９はこの例において、反対方向の一組のダイオードトランジスタ１４６および１４７を備える。４つのトランジスタダイオード１４６は直列接続されており、統合されたバイアス／送信／受信線とトランスデューサの間のＤＣバイアス電圧を可能にする。送信回路のＡＣ電圧の振幅は、ダイオードの累積ニー電圧よりも遥かに高いものと仮定する。
【００３０】
超音波ビームの操向集束のために、本発明は、選択可能なトランスデューサ素子群からの信号を合成するという解決策を提供し、ここで、各素子の信号／波は固定された焦点および遅延を有する。本発明の原理に従って動作する例示的な環状アレイを図２ａに示す。この図は、３つの素子２０１、２０２、および２０３を有する平面の環状アレイを示す。この第１の例において、素子のフォーカスおよび遅延線は、組織とトランスデューサ素子の間の音響経路においてトランスデューサ素子の正面に挿入される吸音材２０４、２０５、および２０６によって実施される。この特定の例では、画像化対象の伝搬速度（軟組織の対象の場合は〜１５４０μｍ／μ秒）よりも速い伝搬速度を有する吸音材を示し、これにより実質的に信号の進みが遅延よりも大きくなる。しかし、このような信号の進みは負の遅延として考えることができ、簡略化のために、本発明では、このようにトランスデューサの正面に吸音材を配置した構成を、吸音材の位相速度が対象／組織の位相速度よりも高いか低いかに関係なく、音響遅延線と呼ぶ。
【００３１】
吸音材の湾曲により、素子からの波の固定されたフォーカスがもたらされ、吸音材の中央の厚さが素子の信号／波の遅延または進み（負の遅延）をもたらす。原則として、各素子の信号／波の焦点および遅延は、点源から能動開口の全ての点までの波の位相誤差が限界φｍよりも小さくなるように選択される。
【００３２】
図２ａの特定の例において、中央の素子２０１は、図２において２０７および２０８として示すｚｎからｚｆまでの範囲Ｒ１におけるビーム形成に関与する。中央の素子２０１が画像に関与する範囲全体にわたる素子全体の位相誤差を最小化するために、本発明では、素子の固定された焦点Ｆ１を次のように選択し、
【００３３】
【数１】
2005537081.tif 000003
【００３４】
図中に２０９として示す。全範囲の位相誤差を最小にするために、中央の素子全体の誤差
は外側の範囲ｚ＝ｚｎおよびｚ＝ｚｆにおいてφｍとなり、内側の素子の半径が次のように得られる。
【００３５】
【数２】
2005537081.tif 000004
【００３６】
中央の素子からのビーム径はこの画像化範囲において次のように得られる。
【００３７】
【数３】
2005537081.tif 000005
【００３８】
ビームは、広がる線２１０によって制限され、２１１として示す特定の深度ｚ１＝ｄＦ１ａ１／λにおいて、素子２０１からのビーム径の広がりは、図２ａにおいて線２１２として示される限界径ｄＦ１を越える。点ｚ１を越えると、本発明では、素子２０１からの信号を２番目の素子２０２からの信号と合成することによってビーム幅を小さくする。これにより、ビーム幅はｄＦ１よりも小さくなり、例示的な線２１３によって示される幅となる。
【００３９】
この例示的な実施形態において、２番目の素子は、ｚ１からｚｆまでの範囲Ｒ２におけるビーム形成に関与する。２番目の素子の固定された焦点は、素子全体の位相誤差がＲ２内で最小となるように選択される。これは、位相誤差がｚ＝ｚ１およびｚ＝ｚｆにおいてφｍに等しいことを意味し、次式が得られ、
【００４０】
【数４】
2005537081.tif 000006
【００４１】
図２ａにおいて２１４として示される。この焦点選択により、この素子がビームに関与するｚ１からｚｆまでの全範囲にわたる位相誤差を最小化する。２番目の素子の外半径は、素子全体の最大位相誤差がｚ＝ｚ１およびｚ＝ｚｆの場合にφｍとなるように選択される。これは、次のことを意味する。
【００４２】
【数５】
2005537081.tif 000007
【００４３】
素子の焦点は、レンズ／遅延線材料の曲率によって決まる。Ｆ値（＝Ｆ／Ｄ、ここでＤは開口径）が大きい場合、焦点をＦｋとするｋ番目の素子のレンズ曲率半径Ｒｋを次のように近似することができる。
【００４４】
【数６】
2005537081.tif 000008
【００４５】
ここで、ｃ１はレンズ材料の伝搬速度であり、ｃｔは対象材料（例えば組織）の伝搬速度である。Ｆ値が１に近づくと、レンズの曲率はレンズ全体で変化しなければならず、その詳細は、幾何学的な光線−音響学（ray-acoustics）から計算することができる。
【００４６】
新たな合成ビームを最適に集束させるには、トランスデューサ素子の正面のレンズ／遅延線材料の厚さを調節して、両方の素子からの波の伝搬位相が焦点Ｆ２において等しくなるようにすることができる。この伝搬位相は、素子の全ての点からフィールド点までの平均伝搬時間によって与えられる。２番目の素子上の全ての点からＦ２までの伝搬時間は等しい。というのは、これによりＦ２の焦点が得られるからである。よって、２番目の素子の正面のレンズ材料の平均厚さ（この素子に信号／波の遅延を与える）は、２番目の素子からＦ２までの伝搬時間が１番目の素子からＦ２までの平均伝搬時間と等しくなるように選択されなければならない。各素子の正面のレンズ／遅延線材料の厚さのこの変化を図２ａに示し、レンズ／遅延線の材料の厚さおよび曲率の詳細は、幾何学的な光線−音響学から計算することができる。
【００４７】
次にこの手順を原則に従って、本発明ではｋ個のトランスデューサ素子からの信号を合成して能動開口を形成するものと仮定して遂行する。ｚが増大し、焦点径がｚｋにおいて限界ｄＦ１を越えて広がると、本発明では能動開口に素子ｋ＋１を加える。素子ｋ＋１の固定された焦点とその半径は、ｚ＝ｚｋおよびｚ＝ｚｆの場合に位相誤差の値がφｍとなるように選択される。これにより次式が得られる。
【００４８】
【数７】
2005537081.tif 000009
【００４９】
次に、ｚｋ＜ｚｆである限りこの手順を繰り返す。
特に、図２ａの３つの素子からなるアレイの場合、本発明では３番目の素子２０３を、図中に２１５として示されるｚ２に含め、３番目の素子の焦点を式（６）に従って、図中に２１６として示されるＦ３のところに選択する。次に、３番目の素子の正面のレンズ／遅延線の材料２０６の厚さおよび曲率を幾何学的な光線−音響学に従って計算し、１）３番目の素子からＦ３までの伝搬時間が素子全体で一定となり、Ｆ３に焦点を得るとともに、２）３番目の素子からＦ３までの伝搬時間が１番目および２番目の素子上の全ての点からＦ３までの平均伝搬時間と等しく、１番目および２番目の素子の合成波と３番目の素子の波についてＦ３における同一の伝搬位相を得るようにする。能動開口全体からのビーム幅は線２１７のように深度ｚ２を越えて広がる。
【００５０】
必要とされるアレイ素子の総数は最大の位相誤差φｍ、およびｚｎからｚｆまでの選択される画像範囲、ならびに選択される限界ビーム幅ｄＦ１によって決まる。これらのパラメータが与えられると、１番目の素子の焦点と直径の両方が与えられ、よって１番目の素子のみが焦点に関与する最近傍領域におけるビーム径も与えられる。すると、ｚｎおよびｄＦ１の両方をペアで、最近傍のビーム径がｄＦ１よりも小さくなるように選択しなければならない。
【００５１】
ｚｆにおける最も深いビーム径をｄＦ１に対して制限したいという状況は多い。これにより、アレイ全体の最大の開口半径ａＫ＝λｚｆ／ｄＦ１が与えられる。各素子全体の位相誤差φｍが許容可能である場合、ｚｎを次のように選択しなければならない。
【００５２】
【数８】
2005537081.tif 000010
【００５３】
よって、上述の原則を用いて様々な設計方法を用いることができる。また、能動開口では、深い範囲について内側の素子を除外することもできることにも留意すべきである。これにより、能動開口全体の直径に対する除外された素子の直径の比に応じて、結果として得られるビームにサイドローブが生じる。利益としては、内側素子が能動開口に関与する外側範囲が小さくなり、内側の素子のｚｎをより近くするか、または内側の素子の直径をより大きくして、内側の範囲のビームをより細くすることができることがある。
【００５４】
各素子からの信号／波のフォーカスおよび遅延は、図２ｂに示すようなアレイ表面を形成することによって、レンズ／遅延材料なしで得ることができる。この図において、各素子の焦点はその曲率によって決まり、各素子の伝搬遅延は素子の位置によって決まる。図２ｂでは、上述のように、内側の素子から新たな素子の焦点までの平均伝搬時間と同じ、新たな素子からその焦点までの伝搬時間を与えるのは図示する素子の位置である。これにより、複雑な形状のアレイ表面が与えられ、図２ｃは、作製がより簡単なアレイ表面の形状を示す。この最後の状況では、後述する電子回路にいくらかの付加的な電子遅延を用いて、新たな素子の焦点における位相が新たな素子および内側の素子からの信号／波について確実に同じになるようにすることができる。そこで、図２ａの解決策は、レンズ／遅延材料を平面アレイ上で最終的な形状に鋳造するかまたは切り出すことができるため、製造が比較的単純である。図２ａのレンズ／遅延材料の平均厚さはまた、素子の幅とともに増大し、レンズ／遅延材料における吸収はアレイ全体で信号／波の都合の良いアポダイゼーションを行い、ビームのサイドローブを低減する。
【００５５】
本発明による選択可能な送受信フォーカスを有する例示的なパルスエコー送受信機回路を図３ａに３００として示す。この送受信機は、３つのトランスデューサアレイ素子２０１、２０２、および２０３に結合された増幅器およびスイッチを有する例示的な電子回路３０１を備える。受信モードにおいて、トランスデューサ素子のホット電極は、図１ａ〜図１ｄの送受信機に関して説明したものと同様に送信中に受信機の保護として作用する受信機の入力スイッチ３０２、３０４、３０６を介して受信機増幅器３０３、３０５、および３０７に結合される。受信機増幅器の出力は、焦点選択スイッチ３０９、３１１、３１３を介して信号加算回路へ、おそらくは電子信号遅延線３０８、３１０、３１２を介して供給される。受信加算回路の出力は、選択的にフォーカスされる受信信号であり、受信線１０８を介して超音波機器に供給される。
【００５６】
本発明のこの例示的な実施形態には受信フォーカススイッチがあり、受信選択回路３１５によって制御され、この受信選択回路３１５がさらに少なくとも１本の受信信号線３１６を介した超音波機器からのシグナリングによって制御される。この線上のシグナリングにより、選択された受信フォーカススイッチ３０９、３１１、および３１３の群が閉じられ、選択されたトランスデューサアレイ素子２０１、２０２、２０３の群からの受信信号を加算する。図２に関する説明を参照すると、この選択により、選択された能動受信開口およびビームの焦点が提供されることが分かる。遅延線３０８、３１１、３１２は、図２に関する説明に従ってトランスデューサ素子の正面の音響遅延線とともに選択され、受信ビームを最も良く集束させるために要求される素子の信号／波の全遅延を提供する。本発明の多くの実施形態において、全ての信号遅延は、おそらくはアレイの正面に追加される吸音材の遅延線を有するアレイ表面を形成することによって得られるため、電子遅延線３０８、３１０、３１２を省略することができる。したがって、本実施形態では、受信信号線３１６上のシグナリングにより受信フォーカスおよび開口を選択することができる。
【００５７】
超音波パルスの送信のために、図３ａの実施形態は、超音波機器からの送信パルスを、送信ケーブル１１１を介して送受信機に供給する。この信号は、送信スイッチ３１８、３１９、３２０を介してトランスデューサ素子２０１、２０２、２０３に接続する送信バッファ増幅器３１７に供給される。この特定の実施形態において、送信スイッチ３１８は、図１ｂの１０９のダイオードスイッチとして選択され、高いＡＣ電圧パルスが入力されると低ＡＣインピーダンスに、低レベルのＡＣ信号が入力されると高ＡＣインピーダンスに自動的に切り換わる。したがって、この実施形態では、素子２０１は常に能動送信開口に関与する。
【００５８】
他のアレイ素子２０２および２０３は、送信選択回路３２１によって供給される制御信
号によって能動的にオンまたはオフに切り換えられるスイッチ３１９および３２０を介して送信バッファ３０７に接続されることができ、送信選択回路３２１は、少なくとも１本の送信信号線３２２を介して超音波機器から操作される。よって、超音波機器からのシグナリングにより、本実施形態は、能動送信開口に関与する素子群を自由に選択して、選択可能な送信ビームフォーカスを提供することができる。
【００５９】
よって、受信信号線３１６および送信信号線３２２上のシグナリングの組み合わせにより、深度範囲内の最小幅の送受信合成観察ビームを得ることができる。連続する送信パルスの場合、この深度範囲をｚｎからｚｆまでの全測定／画像化範囲にわたって連続的に増大させて、細い幅の送受信合成観察ビームにより全範囲を画像化する。
【００６０】
超音波機器に接続する線の本数を減らすために、受信シグナリングと送信シグナリングの両方を送信線１１１を介して、高いＡＣ電圧の送信パルス自体を用いて得ることができる。一例として、受信選択回路と送信選択回路の両方を一定期間にわたる送信線上の高電圧によりリセットすることができ、リセット後の最初の送信パルスについて、短い焦点深度の送受信合成観察ビームを得る。次に、受信選択回路３１５および送信選択回路３２１を連続する送信パルス毎にインクリメントし、送信パルス毎に焦点深度が増大する観察ビームが得られるようにし、送信パルス毎に増大する深度範囲で測定および画像化を行う。よって、本実施形態は、ＺｎからＺｆまでの全測定／画像化範囲にわたって最小のビーム幅を提供する。
【００６１】
このタイプの操作では、受信フォーカススイッチ３０９を物理的に閉じた状態で組み込み、受信選択回路（３１５）と送信選択回路（３２１）の統合を可能にすることができることにも留意する。しかし、特に大量のアレイ素子を用いて送信パルスの数を最小化するには、通常、より粗い深度範囲を送信フォーカスに選択し、各送信フォーカス範囲内で受信フォーカスの動的な切り換えを行うことになる。すると送信選択回路３２１は通常、より粗い素子群を送信開口に選択し、受信選択回路は通常、各送信パルスによってリセットされ、受信フォーカススイッチのドミノ（domino）時間切り換えを行い、動的な受信フォーカスと呼ばれる、パルスの送信後に時間とともに定常的に増大する開口および焦点深度を提供することになる。この方法では、送信開口および焦点を固定して１回の送信パルスまでのより少ない送信パルスにより全画像化範囲をカバーすることができる。これにより、送受信合成観察ビームの幅は複数回の送信フォーカス測定および画像化よりもいくらか狭まるものの、最高レートの完全な測定／画像化が行われる。
【００６２】
本発明による、１本の対線ケーブルを介して超音波機器から操作されるより単純な実施形態を図３ｂに示す。受信モードにおいて、トランスデューサ素子は、送信中に受信増幅器の保護として作用する受信入力スイッチ３３１を介して加算増幅器３３０に選択的に接続される。この実施形態において、素子２０１は加算増幅器にしっかりと接続され、素子２０２および２０３は、受信選択回路３３４によって制御される制御可能な受信フォーカススイッチ３３２および３３３を介して加算増幅器に接続される。この回路は、送信パルスによってリセットされ、パルス送信後の時間ｔ１＝２ｚ１／ｃまでは素子２０１のみが加算増幅器に接続される。この時点で、受信フォーカススイッチ３３２がオンに切り換えられ、図２に関して説明した原理に従って能動受信開口および焦点深度を増大させる。パルス送信後の時間ｔ２＝２ｚ２／ｃにおいて、受信フォーカススイッチ３３３もオンに切り換えられ、能動受信開口および焦点深度をさらに増大させ、動的な受信ビームの焦点を効率的に得る。加算回路の出力におけるダイナミックフォーカスされた受信信号は、共通のバイアス／受信／送信線１０７を介して超音波機器に転送される。
【００６３】
超音波パルスの送信のために、アレイ素子２０１および２０２を、送信スイッチ３３５および３３６を介して共通のバイアス／受信／送信線１０７に接続する。送信スイッチ３
３５および３３６は、送信線における高いＡＣ電圧によって自動的にオンの低ＡＣインピーダンスに、送信線における低レベルのＡＣ電圧でオフの高ＡＣインピーダンスに切り換えられる。よって、所与の実施形態では、２つのアレイ素子２０１および２０２が送信モードにおいて並列に結合され、上記の図２に関して説明した原理に従って、中程度の送信開口および幅で長い送信フォーカス範囲を与える。
【００６４】
よって、図３ｂの実施形態は、全範囲で１回の送信パルスにより全測定／画像化範囲にわたる中程度に細い送受信合成観察ビームに対して送信フォーカスを固定し受信フォーカスを動的に切り換える送受信機を提供し、よって、図３ａに関して説明した複数回の送信フォーカスを用いる場合よりも高い画像フレームレートを提供する。
【００６５】
図２に関して説明したフォーカス技法では、アレイ素子の面積が焦点深度とともに増大する。その場合、送信モードにおいて、全ての能動素子を同一の電圧で駆動しなければならず、組織における波伝搬の物理学により素子の波が素子の面積に応じて適切に変えられる。
【００６６】
受信モードにおいて、ビーム軸上の点源により、素子の面積の変化が素子の振動パターンに影響を与えない（inflict）限界内の素子の面積に依存しない開回路電圧が各素子か
ら与えられる。この場合、素子の電気インピーダンスは素子の面積に反比例して変化する。
【００６７】
トランスデューサ素子の開回路電圧を増幅する高い入力インピーダンス電圧の受信増幅器を電子回路に設ける場合、加算回路において適切なビーム形成を行うために、トランスデューサの面積に比例した各素子の受信チャネルの増幅を用いなければならない。低い入力インピーダンス電流の受信機増幅器では、各トランスデューサ素子からの入力電流は、素子の電気入力／ソースインピーダンスに反比例し、よって上述のように素子の面積に比例する。すると、全ての素子受信チャネルに等しい電流増幅率で適切なビーム形成のための各素子信号の正しい増幅が得られる。
【００６８】
開口全体の素子信号のアポダイゼーションを用いてビームのサイドローブを低減する。しかし、大きな素子では、例えば環状アレイで見られるように、素子チャネル間の電子受信機利得の変化の有用性は限られている。というのは、この変化が、サイドローブを増大させる素子間のアポダイゼーション関数に大きなステップを導入するからである。よって、大きな素子を用いる場合、例えば図２ａに示すようにアレイの正面の様々な厚さの吸音材を用いてより連続的なアポダイゼーションを提供することが非常に有用である。
【００６９】
例えば図２では、環状アレイによる切り換え集束を説明する。議論から、本発明の原理を直線状アレイおよび２次元アレイに用いることができることは明らかである。直線状アレイによるビーム走査は、送受信機アセンブリ全体を機械的に回転または平行移動させることによってビームにより環状アレイを走査しながら、関与する素子を既知の原理に従って横方向に切り換えることにより得ることができる。
【００７０】
よって、送受信機は、画像化対象（例えば生体）に挿入して送受信機を画像化する構造の近くに配置するための細長い画像化器具の先端への取り付けに良好に適合する。これにより、高い超音波周波数を使用して構造を可能な最高の分解能で画像化することができる。このような用途の典型例は、最小侵襲手術における画像化、血管壁の血管内画像化、子宮壁の子宮内画像化、または前立腺の尿道内画像化である。或る種の用途では、画像化用の先端を画像化すべき構造の上に配置するために器具の近位端から操向可能である先端を有する細長い器具を用いることができる。他の用途では、細長い器具は自由浮動性であり、例えば血管に挿入される。
【００７１】
したがって、本発明の好適な実施形態に適用される本発明の基本的な新規の特徴を図示、説明および提示してきたが、当業者は、本発明の精神から逸脱することなく、例示する器具の形状および細部ならびにその動作の様々な省略、置換および変更を行うことができることが理解されるであろう。例えば、略同一の機能を略同一の方法で果たして同一の結果を達成する要素および／または方法ステップの組み合わせはすべて本発明の範囲内にあることが明示的に意図される。さらに、本発明の任意の開示される形態または実施形態に関連して図示および／または説明した構造および／または要素および／または方法ステップを設計上の選択全般の問題として任意の他の開示、説明または示唆される形態または実施形態に組み込んでもよいことが認識されるべきである。したがって、本明細書に添付される特許請求の範囲の記載によってのみ制限されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１ａ】１本の多線ケーブルを介して超音波測定または画像化機器から操作することができる、１つのトランスデューサ素子と電子回路とを備える送受信機の本発明による例示的な実施形態を示す図。
【図１ｂ】本発明による、電子回路の一部である受信機入力スイッチおよび送信スイッチの例示的な実施形態を示す図。
【図１ｃ】１本の対線ケーブルを介して超音波測定または画像化機器から操作することができる、１つのトランスデューサ素子と電子回路とを備える送受信機の本発明による簡略化した実施形態を示す図。
【図１ｄ】１本の対線ケーブルを介して超音波機器から操作することができる、１つのトランスデューサ素子を有する送受信機回路の本発明による構成部品レベルの例示的な実施形態を示す図。
【図２ａ】能動開口および焦点深度の切り換え操向のための本発明による環状アレイの例示的な実施形態を示す図。
【図２ｂ】能動開口および焦点深度の切り換え操向のための本発明による環状アレイのさらなる他の例示的な実施形態。
【図２ｃ】能動開口および焦点深度の切り換え操向のための本発明による環状アレイのさらなる他の例示的な実施形態。
【図３ａ】能動受信および送信開口ならびに焦点深度を選択可能に切り換える、電子回路とトランスデューサアレイとを備える本発明による送受信機回路の例示的な実施形態を示す図であり、この送受信機は、１本の多線ケーブルを介して超音波測定または画像化機器から遠隔操作することができる。
【図３ｂ】能動送信開口および焦点深度を固定して能動受信開口および焦点深度を動的に切り換える、電子回路とトランスデューサアレイとを備える本発明による簡略化した送受信機回路の例示的な実施形態を示す図であり、この送受信機は、１本の対線ケーブルを介して超音波測定または画像化機器から遠隔操作することができる。
【図１ａ】
2005537081.tif 000011
【図１ｂ】
2005537081.tif 000012
【図１ｃ】
2005537081.tif 000013
【図１ｄ】
2005537081.tif 000014
2005537081.tif 000015
2005537081.tif 000016
【図３ａ】
2005537081.tif 000017
【図３ｂ】
2005537081.tif 000018
【国際調査報告】
2005537081.tif 000019
2005537081.tif 000020
2005537081.tif 000021