(57)【要約】本発明は、診断用超音波のためのコア・モジュール（１０）と共に使用するシステムについて述べ、上記システムは、ハウジング（１１）と、システム・エレクトロニクス・パッケージ（１４）と、Ｉ／Ｏポート（１２）とを有する少なくとも１つのコア・モジュール（１０）と、複数の周辺機器と電子通信し、コア・モジュール（１０）に再取り外し可能に接続することができる、１つまたは複数のドッキング・ステーション（４０）とを備える。本発明はさらに、上記システムの個別のモジュール式構成要素である、レセプタクル・コネクタ（３２）、ドッキング・ステーション（４０）、マルチ・トランスデューサ・アダプタ（３４４）、および移動式ドッキング・ステーション（５０）について詳細に述べる。
2006518252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レセプタクル・ハウジングと、
前記レセプタクル・ハウジング内または上にあり、各々が１つまたは複数の個別の電気コネクタに接続された複数の周辺機器ポートと
前記複数の周辺機器ポートと電子通信し、前記モジュール式診断用超音波装置のＩ／Ｏポートと取り外し可能に対合するためのレセプタクルとを備える、モジュール式診断用超音波装置に周辺機器を接続するためのミニ・ドック。
【請求項２】
前記レセプタクルと前記周辺機器ポートの間の電子通信が、貫通接続である、請求項１に記載のミニ・ドック。
【請求項３】
前記レセプタクルと前記周辺機器ポートの間の電子通信が、１つまたは複数の能動回路を用いて行われる、請求項１に記載のミニ・ドック。
【請求項４】
前記能動回路が、モジュール式診断用超音波装置から周辺機器ポートを通ってビデオ・デバイスまで送られるビデオ信号用の、デジタルからアナログへのコンバータである、請求項３に記載のミニ・ドック。
【請求項５】
前記能動回路が、アナログからデジタルへのビデオ・コンバータ周辺機器ポートからレセプタクルまでのビデオ供給用の、アナログからデジタルへのビデオ・コンバータである、請求項３に記載のミニ・ドック。
【請求項６】
ミニ・ドックをモジュール式診断用超音波装置に取り外し可能に接続するための１つまたは複数の手段を有する、請求項１に記載のミニ・ドック。
【請求項７】
さらにサージ・プロテクタを備える、請求項１に記載のミニ・ドック。
【請求項８】
ハウジングと、レセプタクルと、前記レセプタクルと電子通信する複数の周辺機器ポートとを有するミニ・ドックと、
前記ミニ・ドックに固定的に取り付けられ、モジュール式診断用超音波装置を案内して前記ミニ・ドックと位置合わせする手段、および前記モジュール式診断用超音波装置を前記ミニ・ドックに固定する手段を有する基部と、
前記ミニ・ドックを介して前記モジュール式超音波装置に電力を供給できるように前記基部内に組み込まれ、前記ミニ・ドックと電子通信する電源とを備える、複数の周辺機器をモジュール式診断用超音波装置に接続するためのドッキング・ステーション。
【請求項９】
前記基部がさらに、前記モジュール式診断用超音波装置を摺動式に受けるために開口を有するハウジングを備える、請求項８に記載のドッキング・ステーション。
【請求項１０】
前記ハウジングが、ビデオ・ディスプレイ・ユニットを支持するための強化された内部フレームを有する、請求項９に記載のドッキング・ステーション。
【請求項１１】
さらに、前記モジュール式診断用超音波装置を制御するために複数のユーザー・インターフェースを備える、請求項８に記載のドッキング・ステーション。
【請求項１２】
モジュール式診断用超音波装置上にあるトランスデューサ・コネクタ用の開口と対合するためのリリーフ付きコネクタを有するハウジングを備えるマルチ・トランスデューサ・コネクタ・モジュールであって、前記マルチ・トランスデューサ・コネクタが、複数のリリーフ付きトランスデューサ・コネクタを嵌合式に係合させるための複数のリセス・コネクタを有し、前記ハウジングが、操作者が、それによって任意の特定の時にどのトランスデューサを超音波装置に接続して使用するかを選択することができる各リセス・コネクタ用のスイッチを有する、マルチ・トランスデューサ・コネクタ・モジュール。
【請求項１３】
前記スイッチが、ユーザー・インターフェースを介して制御される電子式スイッチである、請求項１２に記載のマルチ・トランスデューサ・コネクタ。
【請求項１４】
前記様々なトランスデューサが、前記モジュール式診断用超音波装置と共に使用するために、「ホット」切り替えすることができる、請求項１２に記載のマルチ・トランスデューサ・コネクタ。
【請求項１５】
少なくとも１つのキャスタがロック可能である複数のキャスタを有する基部と、
前記基部上に取り付けられたタワーと、
前記タワーの上端のほぼ近傍に位置し、モジュール式診断用超音波装置を取り外し可能に受けることができるドッキング・ステーションとを備える、モジュール式診断用超音波装置と共に使用するための移動式ドッキング・ステーション。
【請求項１６】
さらに、複数の保管場所を備える、請求項１５に記載の移動式ドッキング・ステーション。
【請求項１７】
前記タワーがさらに、タワーの高さを調節する手段を備える、請求項１５に記載の移動式ドッキング・ステーション。
【請求項１８】
前記タワーの高さを調節する手段が、手動トリガによって作動するガスシリンダである、請求項１５に記載のタワー。
【請求項１９】
前記タワーが「Ｚ」フレームである、請求項１５に記載の移動式ドッキング・ステーション。
【請求項２０】
前記タワーが「Ａ」フレームである、請求項１５に記載の移動式ドッキング・ステーション。
【請求項２１】
前記タワーが逆さ「Ｔ」フレームである、請求項１５に記載の移動式ドッキング・ステーション。
【請求項２２】
前記タワーが「Ｉ」フレームである、請求項１５に記載の移動式ドッキング・ステーション。
【請求項２３】
さらに、ユニバーサルコントロール・パッドを接続するためのＩ／Ｏポートを備える、請求項１５に記載の移動式ドッキング・ステーション。
【請求項２４】
ハウジングと、システム・エレクトロニクス・パッケージと、Ｉ／Ｏポートとを有する少なくとも１つのコア・モジュールと、
複数の周辺機器と電子通信し、前記コア・モジュールに取り外し可能に接続できる１つまたは複数のドッキング・ステーションとを備える、診断用超音波検査のためのシステム。
【請求項２５】
前記ドッキング・ステーションが、移動式ドッキング・ステーションである、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
１つまたは複数の前記ドッキング・ステーションが、移動式ドッキング・ステーションとデスクトップ式ドッキング・ステーションの混合である、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記コア・モジュールが、ドックに入りながら超音波診断用撮像撮像装置として使用でき、すべてのデータ入力および出力が、ドッキング・ステーションを介して周辺機器へ、または周辺機器から送信または受信される、請求項２４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断用超音波装置（ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）に関する。さらに詳細には、本発明は、データ処理、ビーム形成およびシステム・オペレーション用の移動式コア・モジュール（ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｒｅ  ｍｏｄｕｌｅ）と、コア・モジュールに接続することができ、追加機能および診断用超音波処置で必要な周辺機器への接続性（ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）をもたらす追加モジュールとを備える、モジュール式システム（ｍｏｄｕｌａｒ  ｓｙｓｔｅｍ）について述べる。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、本出願と同時に出願された米国特許出願第１０／３５６，３３５号と共通の主題を含み、この出願の内容を参照によりここに援用する。
【０００３】
現代の超音波診断システムは、大型で複合的な計器である。今日の高等な超音波システムは、持ち運び可能なようにカートに載置され、絶えず数百ポンド（１ポンド＝０．５４ｋｇ）の重さが加わる。従来、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製のＡＤＲ４０００超音波システムのような超音波システムは、パーソナル・コンピュータほどの大きさのより小型のデスクトップ・ユニットであった。しかし、そのような計器には、今日の高等な超音波システムが持つ、カラー・ドプラ・イメージング能力（ｃｏｌｏｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）や三次元表示能力のような高度な機能の多くが欠けていた。
【０００４】
ＡＳＩＣデバイス上で電力の使用と信号処理をうまく行うことによって、機械式トランスデューサすなわちアナログ・チップ・セットを用いたより小型で古いシステムの機能の限界を、より小型のシステムで超えることができる。今や、本発明の共通の譲受人であるＳｏｎｏＳｉｔｅ社製のＳｏｎｏＨｅａｒｔ  Ｅｌｉｔｅのようなより小型のシステムで、デジタル・ビーム形成および高度な処理が利用可能である。このハンドヘルド装置の成功が競合製品を生み、その諸製品はさらに高度な機能を提供しつつある。しかし小さなハンドヘルドを使用すると、表示サイズの形状およびバッテリ寿命の点でトレードオフする必要が生じる。カート・ベースのユニットによって、ユーザーには、十分なサイズのＣＲＴモニタという贅沢がもたらされ、多くの周辺機器がすぐ使える状態で与えられる。ハンドヘルド装置により持ち運びが可能になるが、それはシャーシに組み込まれている機能に制限される。ハンドヘルド装置のなかには、カート・アドオンによる追加周辺機器へのインターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と組み合わせて提供されるものもあるが、これにより装置のコストが増大し、ユーザーは、ハンドヘルドのメーカーから専用機材を購入することが必要になる。
【０００５】
したがって、軽量可動性の利点をより大型のカート・ベースのシステムに従来は限られていた高度な機能と共に提供する診断用超音波計器が必要である。
【０００６】
小規模のユーザーおよび機関が、自分が必要とする能力を備える超音波ユニットを、今後使用しない追加機能の費用を支払う必要なく購入できる、より経済的な診断用超音波システムも必要である。
【０００７】
持ち運び可能で、任意の場所に運ぶ間の落下または衝突による衝撃損傷に対して優れた耐性を維持する装置もまた必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、複数の環境で使用するためのモジュール式診断用超音波装置に関する。第１の実施形態では、コア・ユニットと、システム・エレクトロニクス・パッケージと、少なくとも１つのＩ／Ｏポートを備えるモジュール式診断用超音波装置が開示される。コア・ユニットは、システム・エレクトロニクス・パッケージを含むハウジングである。システム・エレクトロニクス・パッケージは、１つまたは複数の連結されたフィルタを有し、フロント・エンド送受信回路と、プロセッサ、バック・エンド走査変換用回路と、システム・クロックと、プログラム可能なシステム・メモリ・デバイスとを含む。システム・エレクトロニクス・パッケージのフロント・エンドおよびバック・エンドに接続され、コア・ユニットハウジングを通って延びるＩ／Ｏポートも、少なくとも１つあり、すべてのシステム・データ処理情報が、この少なくとも１つのＩ／Ｏポートを介して送信または受信される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第２の実施形態では、モジュール式診断用超音波装置が、重さが１０ポンド（４．５ｋｇ）より軽いクラムシェル型（ｃｌａｍｓｈｅｌｌ  ｓｔｙｌｅ）のエンクロージャ（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）の内部に含まれ、上記エンクロージャはさらに、システム・エレクトロニクス・パッケージと、バッテリと、上記底部ユニットの上面にほぼ位置する複数のユーザー・インターフェース要素と、上記システム・エレクトロニクス・パッケージと電子通信しエンクロージャを貫いて延びる少なくとも１つのＩ／Ｏポート・コネクタを有する底部ユニットと、上記底部ユニットにヒンジ式に連結されビデオ表示画面からなる上部ユニットと、底部ユニットの底面にほぼ位置しトランスデューサ・コネクタを受けるための開口とを備える。
【００１０】
本発明の他の態様では、モジュール式診断用超音波装置に周辺機器を連結するためのミニ・ドックが開示される。上記ミニ・ドックは、レセプタクル・ハウジングと、上記レセプタクル・ハウジング内に取り付けられ、各々がレセプタクルと電気通信（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）するために１つまたは複数の個別の電気コネクタに接続される複数の周辺機器ポートと、上記複数の周辺機器ポートと電子通信（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）することができ、上記モジュール式診断用超音波装置のＩ／Ｏポートと取り外し可能に対合するためのレセプタクルとを備える。
【００１１】
本発明の他の態様は、複数の周辺機器をモジュール式診断用超音波装置に接続するためのドッキング・ステーションであり、上記ドッキング・ステーションは、ハウジングと、レセプタクルと電子通信する複数の周辺機器ポートを有するミニ・ドック（ｍｉｎｉ−ｄｏｃｋ）と、上記ミニ・ドックが固定的に取り付けられ、モジュール式診断用超音波装置を案内してミニ・ドックと位置合わせする手段およびモジュール式診断用超音波装置をミニ・ドックに固定する手段を有する基部と、上記基部内に組み込まれ、上記ミニ・ドックを介してモジュール式超音波装置に電力を供給できるように、上記ミニ・ドックと電子通信する電源とを備える。
【００１２】
モジュール式診断用超音波装置の他の態様は、モジュール式診断用超音波装置上にあるトランスデューサ・コネクタ用の開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）と対合するための凸状リリーフ付き（ｒａｉｓｅｄ  ｒｅｌｉｅｆ）コネクタを有するハウジングを備えるマルチ・トランスデューサ・コネクタ・モジュール（マルチ・タップ・モジュール）［ｍｕｌｔｉ−ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｍｏｄｕｌｅ（ｍｕｌｔｉ−ｔａｐ  ｍｏｄｕｌｅ）］であり、上記マルチ・トランスデューサ・コネクタは、複数のトランスデューサ・コネクタを嵌合式に係合させるための複数のリセス・コネクタ（ｒｅｃｅｓｓ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を有し（各々が凸状リリーフ付きコネクタ・アダプタを使用）、上記ハウジングは、操作者が、それによって任意の特定の時にどのトランスデューサを超音波装置に接続して使用するかを選択することができる、各リセス・コネクタ用のスイッチを有する。どのトランスデューサを使用するべきかを選択するための上記スイッチは、電気機械式スイッチでも、モジュール式診断用超音波装置のユーザー・インターフェースを介して制御される、スイッチのソフトウェア実装でもよい。
【００１３】
本発明の他の態様は、少なくとも１つのキャスタがロック可能である複数のキャスタを有する基部と、上記基部上に取り付けられたタワーと、タワーの上端のほぼ近傍に位置し、モジュール式診断用超音波装置を取り外し可能に受けることができるドッキング・ステーションと、診断用超音波走査処置の過程においてユーザーによるモジュール式診断用超音波装置およびいくつかの周辺機器の便利な操作を可能とするように、上記タワーに人間工学的に配置された複数の周辺機器用の陥凹部とを備える、モジュール式診断用超音波装置と共に使用するための移動式ドッキング・ステーションである。
【００１４】
モジュール式診断用超音波装置は、診断用超音波検査のためのシステムも含み、上記診断用超音波検査のためのシステムは、トランスデューサ・コネクタを受けるための開口と、試料データ・ビーム・フォーマと信号処理エレクトロニクスの組み合わせと、少なくとも１つのＩ／Ｏポートとを有するモジュール式診断用超音波装置を備え、上記モジュール式超音波装置は、ミニ・ドックに取り外し可能に連結され、ミニ・ドックが、複数の周辺機器ポートと、上記Ｉ／Ｏポートを取り外し可能に係合させるためのレセプタクルとを有し、モジュール式診断用超音波装置用の移動式ドッキング・ステーションが、タワーと、複数の周辺機器用の陥凹部と、基部とを備え、上記モジュール式診断用超音波装置は、上記システムから取り外したときに持ち運び可能な診断用超音波装置として動作でき、あるいは上記ミニ・ドックと電子通信しているときにカート式超音波システムとして動作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の焦点は、必須の超音波プロセッサ機能を有するコア・モジュールと、コア・モジュールと組み合わされたときに、コア・モジュールに対して拡張された能力および有用性をもたらす一連の追加モジュールとを備える、モジュール式超音波システムにある。以下の説明により、本発明の原則的実施形態および代替実施形態をともに示す。詳細な説明の前に開示の根拠を明らかにする際、一定の用語を使用することもある。
【００１６】
本明細書に示す本発明は、主として診断目的に使用される超音波装置のためのものである。しかし、診断という用語を、非治療目的であると間違って解釈すべきではない。診断という用語は、医療超音波業界における診断用撮像装置の特徴である高品質な撮像を実現することを意味するために使用する。本発明は、生検処置、末梢挿入中心静脈カテーテル（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｌｙ  Ｉｎｓｅｒｔｅｄ  Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ、ＰＩＣＣ）ラインおよびその他の処置に使用するための像を形成することができるので、本明細書のおける超音波装置の使用は、純粋に病気の診断のためではない。ただし、侵襲的な超音波、低体温症の治療の際の熱的な加熱、またはキャビテーション作用の誘発のような機械的な組織破砕などの純粋な治療目的に本発明を使用することは特許請求の範囲から特に除外（ｄｉｓｃｌａｉｍ）する。本発明の診断用超音波装置は、診断用撮像にまたは診断用撮像による治療に使用する諸装置（ただし装置自体は治療の源として使用しない）と同じ電力および周波数で動作する。
【００１７】
本発明の焦点は、コア・モジュールの、本発明のシステムを備えた他の様々なモジュールとの通信能力である。したがって、コア・モジュールは単一のＩ／Ｏポートを有し、好ましい実施形態ではこのポートをプラグと呼ぶことがある。このプラグは、レセプタクルを対合式に係合させるためのマルチピン式電子通信アダプタである。このレセプタクルは、プラグに合致させるための対応するピンのセットを備えたデバイスであり、コア・モジュールからのデータを読み取り、それをレセプタクルと電子通信するその他の様々なデバイスへと振り分ける。代替実施形態では、Ｉ／Ｏポートが複数で、プラグが１つの場合がある。本発明のすべての実施形態でプラグの機能は維持されるが、追加のモジュールおよび構成要素との電子通信を、専用Ｉ／Ｏポートを介して実現することもできる。プラグに加えてどのポートも、特定のデバイスに対して入力を受信する、あるいは出力を送信するように設計された専用Ｉ／Ｏポートである。同様に、レセプタクルを備えるモジュールの代替諸実施形態では、プラグと対合し、それと通信するように設計されたレセプタクル以外に関与するＩ／Ｏポートはない。
【００１８】
コア・ユニットは、超音波デバイスおよび超音波エンジン（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｅｎｇｉｎｅ）の中央演算処理用コアであると理解すべき「システム・エレクトロニクス」（ｓｙｓｔｅｍ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）を有する。そのシステム・エレクトロニクスは、超音波マザーボードとみなすことができる。コア・モジュールのシステム・エレクトロニクスは、好ましい実施形態でも代替実施形態でも、単一のコア・モジュールを複数のトランスデューサと接続し、それらのトランスデューサが設計目的である超音波処置のタイプをすべて実行することができるように、トランスデューサ・アレイのグループを認識し、駆動する能力を有する。
【００１９】
次に図１Ａに移ると、超音波システム用のコア・モジュール１０が、モジュール式超音波システム６０のためのデータ処理／信号処理ユニットとして動作することを可能にするシステム・エレクトロニクス１４を有していることが示されている。コア・モジュール１０は、Ｉ／Ｏコネクタ（プラグ）１２に対合されたシステム・エレクトロニクス１４を有するハウジング１１を備える。間隙１３がシステム・エレクトロニクス１４とハウジング１１の間にあり、そこを耐衝撃性のあるパッド材で埋めてもよく、あるいはハウジングをシステム・エレクトロニクスと当接させてこの間隙をなくしまたは最小にしてもよい。コア・モジュール１０が、電源も、トランスデューサも、ビデオ・インターフェースも、ユーザー・インターフェースをも備えずに、システム・エレクトロニクス１４だけを備えるのが、最も簡単な形である。コア・モジュール１０は、移動性に優れ、非常に軽量である。コア・モジュールは、容易に場所を移動させることができ、任意の様々な超音波走査を実行するために所望される追加の構成要素を有するモジュール式超音波システム６０に対合させることができる。
【００２０】
システム・エレクトロニクス１４（図１Ｂ）は、１つまたは複数の連結された機能（フィルタ）を有し、１つまたは複数のトランスデューサ・アレイ（図示せず）を駆動できる送受信ＡＳＩＣ（ビーム・フォーマ）［ｔｒａｎｓｍｉｔ／ｒｅｃｅｉｖｅ  ＡＳＩＣ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）］を含む。この連結された機能は、様々な方式で信号を処理する超音波機能である。２つの例は、ＱＢＰフィルタおよびデジタル・ドプラ処理機能である。連結された機能は、動作するために互いを必要とするという点で、必ずしも直列にリンクされるとは限らない。このことは、一方のタイプの信号処理が、もう一方の操作に必要であるいくつかの場合に当てはまるが（例えば、ＱＢＰはＢモードでもパワー・ドプラ・モードでも使用することができる）、ＣＯＬＯＲ  ＰＯＷＥＲ  ＡＮＧＩＯ用の回路は連続波ドプラと互いにリンクする必要はなく、この場合、各フィルタは独立して動作することができる。送受信ＡＳＩＣはまた、トランスデューサ・アレイの能動的な送信／受信のアパーチャおよび受信されたエコー信号の増幅率も制御する。送受信ＡＳＩＣで受信されたエコー・データは、隣接するフロント・エンドＡＳＩＣに与えられ、そのＡＳＩＣが個別のトランスデューサ素子からのエコーをデジタル化し、コヒーレントな走査線信号ビームを形成する。フロント・エンドＡＳＩＣはまた、送受信ＡＳＩＣから与えられる制御信号により、超音波ビームの送信波形タイミング、アパーチャおよびフォーカスも制御する。メモリ・デバイスが、フロント・エンドＡＳＩＣに接続され、ビーム・フォーマで使用するデータを記憶する。
【００２１】
ビーム化された走査線信号は、フロント・エンドＡＳＩＣから、隣接するデジタル信号処理ＡＳＩＣに結合される。デジタル信号処理ＡＳＩＣは、走査線信号にフィルタをかけ、追加の特徴［合成アパーチャの形成、周波数の複合、パワー・ドプラ（ＣＯＬＯＲ  ＰＯＷＥＲ  ＡＮＧＩＯ）処理などのドプラ処理、スペックルの除去、パルス波ドプラ（ｐｕｌｓｅ  ｗａｖｅ  Ｄｏｐｐｌｅｒ）など］をもたらすことができる。連続波ドプラなどの追加機能は、必要に応じてシステム・エレクトロニクスに組み込むことができる。
【００２２】
次いで、超音波情報は、隣接する、走査変換およびビデオ出力信号の生成用のバック・エンドＡＳＩＣから、コア・モジュールに取り付けたモニタ・デバイスへのＩ／Ｏポートに結合される。メモリ・デバイスが、バック・エンドＡＳＩＣに結合されて、３Ｄ、２Ｄおよびパワー・ドプラ（３Ｄ  ＣＰＡ）による撮像の際に使用する記憶域を提供する。バック・エンドＡＳＩＣはまた、表示に英数字からなる情報（時刻、日付、患者ＩＤなど）も追加する。グラフィックス・プロセッサが、超音波像に深度およびフォーカスのマーカおよびカーソルなどの情報をオーバーレイする。グラフィックス・プロセッサは、コア・エレクトロニクス・システム・パッケージに組み込む必要はなく、その代わりに、モジュール式システム６０のドッキング・モジュール４０に統合された専用グラフィックス・プロセッサ・カードを利用し、必要な構成要素情報をコア・モジュール１０から受信する。このビデオ・データは、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、およびＲＧＰを含む複数のフォーマットのうちの１つのフォーマットで、Ｉ／Ｏポート１２を介して送信することができる。超音波像のフレームは、バック・エンドＡＳＩＣに結合されたＩ／Ｏポート１２をやはり介して外部ビデオ・メモリに書き出される。記憶されたデータは、ライブＣｉｎｅｌｏｏｐ（登録商標）リアル・タイム・シーケンス用再生モードを使用でき、あるいは個別の静止画として、システム・エレクトロニクスを介して取り出すことができる。
【００２３】
バック・エンドＡＳＩＣは、コア・モジュール用の中央プロセッサも含んでいる。中央プロセッサは、ＲＩＳＣプロセッサ（縮小命令セット・コントローラ）［ｒｅｄｕｃｅｄ  ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｓｅｔ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ］であることが好ましい。ＲＩＳＣプロセッサは、フロント・エンドＡＳＩＣおよびデジタル信号処理ＡＳＩＣに結合されて、コア・モジュールと、そのコア・モジュールがその時リンクされていることもあるモジュール式システムの両方のための処理／制御機能を制御および同期させる。プログラム・メモリが、バック・エンドＡＳＩＣに結合されて、コア・モジュール、およびモジュール式システムの様々な要素（トランスデューサ、マルチ・タップ・コネクタ、ビデオ・データ・オーバーレイ機能など）を動作させ制御するためにＲＩＳＣプロセッサで使用されるプログラム・データを記憶する。ＲＩＳＣプロセッサは、モジュール式システムに接続された任意のユーザー・インターフェース・コントロールにも結合され、コア・モジュールの動作を指示し制御するためのユーザー入力を受け入れる。図に示すようにモジュール式システムでは、システム・エレクトロニクスのすべての入力および出力が単一のＩ／Ｏポート１２を貫通するように設計されている。
【００２４】
メイン・システム、アプリケーションおよび制御ソフトウェアは、直接システム・エレクトロニクスに統合された永続的メモリ・デバイスに記憶される。システム・ソフトウェア、制御ソフトウェアおよびアプリケーション・ソフトウェアは、起動時にシステム・エレクトロニクスプロセッサにロードされる。コア・モジュールは、システム・エレクトロニクスに統合された任意の数の永続的メモリ・デバイスを使用することができる。各ＡＳＩＣは、起動サイクル中に各ＡＳＩＣにロードされる必要なロード可能データを有する個別のメモリ・コアを含む。メイン・システムおよびアプリケーション・ソフトウェアは、コア・モジュールが、選択した数の周辺機器と通信し制御するために不可欠なドライバおよび通信情報を含む。具体的には、そのような周辺機器には、走査ヘッド、好ましいユーザーＩ／Ｏデバイス（キーボード、ポインタ・デバイスおよびタッチ・スクリーン・インターフェースの認識）、プリンタ、ＶＣＲ、モニタおよびデータ記憶デバイスが含まれる。スペースを温存し、ハード・ドライブなどの大容量記憶デバイスが必要にならないようにするために、システムおよびアプリケーション・ソフトウェア全体を、効率よくコード化すべきである。コア・モジュールは、主として診断用超音波に所望されるので、ハード・ドライブなどの大容量記憶デバイスは必要ないはずである。コンピュータまたは典型的なハンドヘルド製品に一般に組み込むハード・ドライブ、電源およびその他の構成要素を省くことによって、コア・モジュールを技術的に可能な最小の設置面積（ｆｏｏｔ  ｐｒｉｎｔ）で製造することができる。コア・モジュール用のハウジングによって、システム・エレクトロニクスおよびＩ／Ｏポートをしっかりと囲うことだけは必要である。耐衝撃性を向上させるために、システム・エレクトロニクスを樹脂またはエポキシ（ｒｅｓｉｎ  ｏｒ  ｅｐｏｘｙ）のケースに入れてもよい。
【００２５】
コア・モジュール用の電力は、Ｉ／Ｏポートを介して、あるいは専用の電力端子として使用される別個のＩ／Ｏを介して、モジュール式システムから供給される。コア・モジュールは、内蔵電源を備えないことが好ましいが、それでもなお、個々の構成要素に適切な電力を使用中に供給するために、電力モニタ／レギュレーション回路が必要である。外部電源からコア・モジュールにＩ／Ｏポートを介して、または専用の電力アダプタを介してエネルギーを供給することができるが、電源「ケース（ｂｒｉｃｋ）」はコア・モジュールから分離しなければならない。
【００２６】
一代替実施形態では、コア・モジュールに追加のハードウェア要素を組み込むことができ、それによってコア・モジュールがスタンドアロン型のデバイスとして動作することができる。第１の代替実施形態では、コア・モジュール１０は、既述のハンドヘルド超音波システムの機能（システム・エレクトロニクスの形をしたもの）と、オンボードのビデオ表示デバイス２６を追加してのビデオ出力と、複数のユーザー入力２８（ポインタ、英数字キーパッド、タッチ・スクリーン、プログラム可能なホット・キー、および／または表示コントロール・ダイアルの形をしたもの）とを含む。この実施形態は、オーディオ出力（図示せず）用のスピーカおよび／またはダイレクト・トランスデューサ接続２４を含んでもよい。この場合は、コア・モジュール１０は、スタンドアロン型のデバイスとして動作するために、内部電源２５（バッテリの形をしたもの）を必要とする。この実施形態は、内蔵または取り外し可能なデータ記憶デバイスも必要とする。
【００２７】
人間工学的配慮から、スタンドアロン版のコア・モジュールは、今日一般に使用され、馴染みのあるデザインおよびインターフェース様式をユーザーに提供するデザインの、タブレット式のＰＣまたはラップトップ・コンピュータの形をとることができる。このような実施形態では、コア・モジュールは、ＬＣＤデバイスなど、コア・モジュールに結合されたビデオ・デバイスを駆動するのに十分なビデオ性能を有する必要がある。コア・モジュールのビデオ表示を、またはコア・モジュールに取り付けできる外部ディスプレイを駆動するのに十分なカラー性能を実現するには、ディスプレイ出力は６ビットという低さでよい。ディスプレイ出力は、８または１６ビットであることが好ましいが、２４ビットＲＧＢ出力を含むこともできる。カラー表示（ＰＷ、カラー・アンジオ）またはより高精細度のグレースケールを伴ういくつかの超音波走査には、カラーをサポートする帯域幅が必要である。コア・モジュール１０が独立のビデオ・プロセッサを有するドッキング・ステーション４０に接続できる場合は、ビデオ表示に必要なデータを、独立のビデオ・プロセッサに送信するだけでよい。１つより多くの表示が所望される場合、またはシステム診断テストの際に一方の表示をもう一方に対してチェックすることが必要な場合など、場合によって両方の表示を同時に利用できることが可能であり、望ましい。
【００２８】
この実施形態による別の変形形態では、タブレットまたはラップトップ構造を有するフォームファクタ（ｆｏｒｍ  ｆａｃｔｏｒ）が、作り付けのハンドル２３を含んでもよい。ハンドル２３は、厳密にコア・モジュール２０を運ぶために使用してもよく、あるいはハンドルに内蔵されたスピーカ用の音響室の働きをしてもよい。ハンドルは、外部マウス、電力アダプタまたは他のユーザー・インターフェース・ツールなどの専用接続部用のＩ／Ｏポートの働きをすることもできる。操作の際、ユーザーは、ユーザー・インターフェース２８を介してコア・モジュール１０に情報を入力する間、反復動作症候群の発生率を低下させるためにハンドルをリスト・レストとして使用してもよい。
【００２９】
コア・モジュールにどのようなユーザー・インターフェース要素が組み込まれていても、原則的な設計はなお、コア・モジュールをモジュール式システムと共に使用することに焦点を合わせており、そのために最適化される。したがって、コア・モジュールは、持ち運び可能すなわちハンドヘルド超音波システムの特徴を備えることが可能であるものの、基本は、全種類の周辺機器がすぐ使える状態であり、完全な診断用超音波走査に対してより優れた能力を有する、より規模の大きいモジュール式システムにおけるコア・モジュールである。
【００３０】
コア・モジュール１０とモジュール式システムの間の接続は、レセプタクル・モジュール３０またはミニ・ドックを介して行う。レセプタクル・モジュール３０により、周辺機器をコア・モジュール１０に接続する。レセプタクル・モジュール３０は、レセプタクル・ハウジングと、周辺機器ポート３４と、レセプタクル３２とを備える。レセプタクル・モジュール・ハウジングは、諸周辺機器とコア・モジュール１０の間の電子通信をもたらすのに必要なハードウェアを含むように設計された本体である。複数の周辺機器ポート３４が、上記レセプタクル・ハウジング３０内に取り付けられ、各周辺機器ポートは、レセプタクル３２と電気通信するために１つまたは複数の個別の電気コネクタに接続される。レセプタクル３２は、コア・モジュール１０のＩ／Ｏポート１２と取り外し可能に対合するように設計されている。したがって、コア・モジュール１０は、レセプタクル・モジュールを介して所望の周辺機器と通信することができ、逆もまた同様である。
【００３１】
上記レセプタクル３２と複数の周辺機器ポート３４の間の電子通信は、貫通接続でも能動的な接続でもよい。接続が能動的な場合は、レセプタクル・モジュール３０は、１つまたは複数の能動回路を含む。この３０のインターフェースは、本質的に信号用のインターフェース・コンバータとして機能する。一般に、必要になる能動回路は、ビデオ出力／入力用のアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ）およびデジタル−アナログ変換（Ｄ／Ａ）である。様々なデジタル・ビデオ出力のためにデジタルからデジタルへの変換（Ｄ／Ｄ）を実行することもできる。Ａ／ＤコンバータおよびＤ／Ａコンバータをレセプタクル・ハウジング３０に配置することによって、コア・モジュール１０内のスペースおよび重さが温存される。これによって、スタンドアロン・ユニットとして使用するにせよ、またはモジュール式システム用の中央演算処理用コアとして使用するにせよ、コア・モジュール１０の実質的な重さおよび場所を節約することができる。内蔵ディスプレイは、固有の信号を変換せずに使用できるはずなので、内蔵ビデオを有するコア・モジュールにはビデオのＡ／ＤコンバータおよびＤ／Ａコンバータは必要とされないはずである。
【００３２】
レセプタクル・ハウジングは、それ自体をコア・モジュール１０に固定するためのラッチ機構３５を有することもできる。テンション・ロック・アームまたはフックなどの単純なラッチを使用しても、インターロック・コネクタ状のレールおよび溝を使用してもよい。インターロック機構を手動で解除することによって、コア・モジュールおよびレセプタクル・モジュールを簡単に取り外すことができる。この機能は、レセプタクル・モジュール３０がドッキング・ステーション４０または移動式ドッキング・スタンド５０に連結されている場合は、別のモジュールにあってもよい。レセプタクル・ハウジング自体は、広範囲におよぶ一連の周辺機器とインターフェースで接続するための、コア・ユニットに必要なすべてのコネクタを含む。こういった接続の例には、専用のアダプタ（電力３４ａ用、プリンタ３４ｂ、ネットワーク３４ｃ、イーサネット３４ｄ、ＲＳ２３２アダプタ３４ｅ、Ｓビデオ出力３４ｆ、ＶＧＡ出力３４ｇ、コンポジット・ビデオ出力３４ｈ、音声出力３４ｉ、ＥＣＧ測定装置用としてのフィジオ・アダプタ（ｐｈｙｓｉｏ−ａｄａｐｔｏｒ）３４ｊ、およびトランスデューサ・アダプタ３４ｋ）が含まれる。上記のフィジオ・ポートは、ユーザーが、より正確な診断を行うために診断用超音波走査と組み合わせることができるいくつかの生理学的パラメータを測定する装置から、入力を受信するように設計されている。心電図（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ｃａｒｄｉｏ  ｇｒａｍ、ＥＣＧ）測定値は、超音波走査と併せて使用することができる、そのようなフィジオ・モニタ装置の一例である。フルサイズのユーザー・インターフェース・ステーション（キーボード、ポインタ、入力装置）のための追加制御は、追加のポートを使用しても、あるいはイーサネット・アダプタ・ポート３４ｄまたはＲＳ２３２ポート３４ｅを介して行われてもよい。周辺機器は、病院および超音波走査環境で一般に使用される、「常備（ｏｆｆ  ｔｈｅ  ｓｈｅｌｆ）」の道具であり、レセプタクル・ハウジングに、こういった既存の技術に合致する周辺機器ポートを使用する。ただし、システム・エレクトロニクス１４が、その中にプログラム化された適切な通信プロトコルを有する限りは、レセプタクル・モジュールを構成および構造にして、事実上任意の装置と通信することができる。レセプタクル・ハウジングはさらに、電源にプラグ接続している間電気的サージからコア・モジュールを遮蔽するためのサージ・プロテクタ（図示せず）を含んでもよい。
【００３３】
レセプタクル・ハウジングは、コア・モジュール１０のＩ／Ｏポート１２と通信するためにレセプタクル３２内で複数の電気ピンを使用する。ピンのレイアウトは、コア・モジュールが、モジュール式システムまたは一連のスタンドアロン周辺機器と相互作用するために必要とする、所期の通信によって異なる。さらに、Ｉ２Ｃプロトコルを用いるなど、システム・クロックに基づくタイミングを合わせた命令周期により、同じピンを使用して異なる装置に通信することによって、ピンの節約を達成することができる。ピン・レイアウトの例は以下のとおりである。
ピン１〜２０  電源およびグラウンド、
ピン２１〜１０６  デジタル・ビデオ出力、
ピン１０７〜１４３  通信リンク（例えば、ＲＳ２３２、イーサネット、ＵＳＢプリンタ、１２Ｃ、ＥＣＧおよびオーディオ入力／出力）、
ピン１４４〜２００  接続ステータス・ライン、追加のグラウンド・ライン、および予備ライン。
【００３４】
本発明の第４の実施形態では、ドッキング・ステーション４０が、レセプタクル・モジュール３０を介してコア・モジュール１０と対合するように設計されている。ドッキング・ステーション４０は、複数の周辺機器をコア・モジュールに接続するために使用される。ドッキング・ステーション４０は、上記のように基部ユニット４２に取り付けられたレセプタクル・モジュール３０の構成要素を備える。基部ユニット４２は、コア・モジュール１０を案内してレセプタクル・モジュール３０と位置合わせする手段を有する。基部４２は、連結中コア・モジュールおよびレセプタクル・モジュールを所定の位置に固定する手段も含むことが好ましい。コア・モジュールを所定の位置に案内する手段と、コア・モジュールを所定の位置に固定する手段は同じ機構でよい。例として、ドッキング・ステーションは、機械式トレイまたはクレードルを含み得る。この機械式トレイまたはクレードルは、コア・モジュールをその中に配置する開位置を有し、次いで所定の位置にあるコア・モジュールと共に閉位置まで移動される。機械式トレイまたはクレードルの動きによって、コア・モジュールは、適切な位置に動かされると同時に所定の位置にロックされる。機械式トレイまたはクレードルが所定の位置にある限り、コア・モジュールは解除または位置ずれし得ない。この機構は、コア・モジュールが、適切にドッキングするようにその中を通る間に正しい向きになるようにする、単純な漏斗タイプのガイド・レールでもよい。この場合、ユーザーは、コア・モジュールとレセプタクル・モジュールまたはドッキング・ステーションが適切に位置合わせするようにするために、必要な力をかけなければならない。また、電気機械式装置を使用してもよい。小さなモータを使用して、人が行う機械的操作を行うことができる。このモータは、所定の位置のコア・モジュールを検出でき、あるいはユーザーがボタンを押すとすぐに作動することができる。ドッキング・ステーションは、電源からレセプタクル・モジュール／ミニ・ドックを介してコア・モジュールに電力を供給できるように、基部内にレセプタクル・モジュールと電子的に連絡する電源を組み込んでいる。
【００３５】
あるいは、ドッキング・ステーションが、コア・モジュールを摺動式に受けるためのスロットまたは開口を有するハウジングを利用する場合もある。したがって、コア・モジュールは、ＶＨＳテープをＶＣＲに挿入する場合と同様に、ハウジングを有するドッキング・ステーション内に配置され、電気機械式構成要素によりハウジングに引き込まれ、所定の場所に固定されるはずである。この実施形態では、ハウジングを基部に取り付けでき、あるいはハウジングによって基部を単一の構成要素として組み込むことができる。この実施形態では、コア・モジュールに組み込むことができるビデオ・ディスプレイを利用することはできない。したがって、ＣＲＴ、ＬＣＤまたはプラズマ・ディスプレイ・モニタなどのビデオ・ディスプレイの重さを支えるためのハウジングの内部フレームを、強化するのが好ましい。
【００３６】
いずれの形式でもドッキング・ステーションは移動式のものではないので、この場合、通常は可搬性に優れるとは言えない追加の付属品の使用が、論理的には容認できる。こういった追加の構成要素には、より大きく、より人間工学的に設計されたユーザー・インターフェース（フルサイズのＱＷＥＲＴＹ式のキーボード、マウスなどのポインティング・デバイス、トラックボールまたは「ジョイスティック」など）が含まれる。画面上のホット・キーおよび補助的なポインタ・デバイスの使用を可能にするために、大きなタッチ・スクリーンを使用することもできる。
【００３７】
ドッキング・ステーションと共に使用するための第５のモジュールは、マルチ・トランスデューサ・インターフェース・モジュール５０である。マルチ・トランスデューサ・インターフェース・モジュール５０は、ドッキング・ステーション４０、またはコア・モジュールのトランスデューサ・コネクタ開口２４と対合するための単一のトランスデューサ・コネクタ５１と、マルチ・タップ・モジュール内に組み込まれた複数のトランスデューサ・コネクタ開口５２とを有する。このように、ドッキング・ステーション４０は、新生児用プローブ、経食道用プローブ、または診断用走査に使用することが望まれる他の任意のプローブなど、様々な超音波プローブをすぐ使える状態で有することができる。コア・モジュール１０は、ドッキング・ステーション４０に対合され、起動されると、システムにどのトランスデューサを接続するかを検出し、プローブに合致する適切なビーム・フォーマ・プログラムおよびデータ処理を選択することができる。マルチ・タップ・モジュール５０に、ユーザーがプローブ間を切り替えることができるように複数の電気機械式スイッチ５３を組み込むこともでき、あるいはコア・モジュール１０でユーザーの指示によりトランスデューサ間を切り替えるように、ソフト・スイッチをシステム・エレクトロニクス・パッケージ内に含んでもよい。
【００３８】
第６の実施形態では、追加のユーティリティが、移動式ドッキング・ステーション４５の形で実現される。移動式ドッキング・ステーション４５は、複数のキャスタ４６を有する基部４４を備え、少なくとも１つの上記キャスタがロック可能で、タワー４８が上記基部上に取り付けられる。ドッキング・ステーション４０がタワー４８の上端のほぼ近傍に位置し、コア・モジュール１０を取り外し可能に受けることができる。
【００３９】
移動式ドッキング・ステーション４５では、複数の保管所（ｓｔｏｒａｇｅ  ｂｉｎ）をタワー設計に組み込むことができる。この保管所は、プリンタ、データ記憶デバイスおよびＶＣＲなどの周辺機器の保管にも、カップリング・ゲル、トランスデューサ、接続ケーブル類などの周辺機材の保管にも使用することができる。タワーは、高さ調節可能であることが好ましく、ドッキング・ステーションを上下するための、手動トリガによって作動するガスシリンダを含んでもよい。タワーは、使用中、または場所を任意に移動させる間の移動式ドッキング・ステーションの不均衡を回避するような、重さの釣り合いのとれたデザインであることが好ましい。タワーは、「Ａ」フレーム、「Ｚ」フレーム、逆さ「Ｔ」フレーム、または「Ｉ」フレームなど、重さの釣り合いのとれたデザインに対応する任意のデザインにすることができる。基部を重くして、移動式ドッキング・ステーションの通常過程で使用することになる周辺機器および付属品の位置を補償するならば、他の複雑なフレームも同様に使用することができる。
【００４０】
移動式ドッキング・ステーションは、設計および使用目的の点で据え置き式ドッキング・ステーションと同様に、コア・モジュールに、マルチ・トランスデューサ・アダプタ（マルチ・タップ・モジュール）およびフルサイズの構成要素を使用した拡張ユーザー・インターフェース用のインターフェースを組み込むことができる。
【００４１】
本発明の他の実施形態では、１つまたは複数のコア・モジュール１０および複数のドッキング・ステーション４０を使用することによって、診断用超音波の柔軟性および能力を強化するシステム６０が想定される。ドッキング・ステーションは、デザインがデスクトップ（据え置き式４０）でも、移動式４５でもよい。このように、病院またはクリニックなどのユーザーは、様々な超音波デバイスを購入するコストを減らし、その代わりに多数のより廉価なドッキング・ステーション４０または移動式ドッキング・ステーション４５を購入することができる。コア・モジュールなどの高価な機材には１度または２度だけ投資すればよく、それを、容易に任意の場所に運ぶことができ、より廉価なドッキング・ステーションまたは移動式ドッキング・ステーションと共に使用する点に利点のあることが、超音波走査を行う人々に高く評価され得る。この設計のシステムを使用すると、主要な機材に関して相当な節約を行うことができる。次いで、ハンドヘルド機能を組み入れたコア・モジュール１０の代替実施形態は、移動式すなわちフィールド式デバイスとして働き、次いでドッキング・ステーションに戻って複数の周辺機器と共に動作し、したがって、この移動式ユニットが超音波装備一式のためのプロセッサとして機能することを可能にする。このコア・モジュール１０は、大規模な高等デバイスに見られるような複合超音波能力と、能力の低い周辺機器と共にドックにプラグ接続されている場合は、規模を縮小した機能一式とを提供するように設計されている。コア・モジュールは構造がかなり簡易であるが、ユーザーが望むだけの超音波機能の処理が可能である。このコア・モジュールは、ドッキング・ステーションが「ホット」（電力供給状態）の場合でも、一方のドックから簡単に素早く取り外し、もう一方のドックに挿入することができる。
【００４２】
コア・モジュールをシステム６０内の一方のドッキング・ステーションからもう一方のドッキング・ステーションに移動する場合、システム・エレクトロニクス・パッケージは、ドッキング・ステーションに取り付けて使用している超音波プローブのタイプを自動的に検出し、あるいはユーザー入力によって識別し、必要になる適切な連結フィルタを引き出す能力を有する。これにより、このシステムでは、柔軟性を最大限に、ユーザーの労力を最小限にすることができる。
【００４３】
上記の説明は本発明の意味を明らかにするが、本発明の完全な範囲は、添付の特許請求の範囲においてより正確に与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】ハンドヘルド超音波システムの構造の構成図である。
【図１Ｂ】本発明のコア・ユニット・モジュールの図である。
【図１Ｃ】コア・ユニットのクラムシェル型実施形態の図である。
【図２】ミニ・ドック式コネクタ・モジュールの図である。
【図３】ドッキング・ステーション式システム・モジュールの図である。
【図４】移動式ワークステーション式システム・モジュールの図である。
【図５】マルチ・タップ・トランスデューサ・モジュールの図である。
【図６】すべてのモジュールが組み込まれたマルチ・ステーション・システムの図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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【国際調査報告】
2006518252.tif 000011
2006518252.tif 000012
2006518252.tif 000013
2006518252.tif 000014
2006518252.tif 000015
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