专利名称：超声波探测器和超声波诊断设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波探测器和超声波诊断设备，具体涉及一种超声波探测器，包括分别连接至多个子块(subdice)元件的多个通道；以及使用这种超声波探测器的超声波诊断设备。
背景技术：
传统上，在医疗领域采用使用超声波图像的超声波诊断设备。一般地，这种超声波诊断设备包括超声波探测器，具有内置换能器阵列；以及设备主体，连接至超声波探测器。设备主体连接至与设备主体中内置的超声波发送/接收电路的处理能力相对应的超声波探测器。超声波探测器根据从超声波发送/接收电路提供的驱动信号，向被摄体发送超声波，并接收从被摄体发射的超声波回声，因此其接收信号由设备主体的超声波发送/接收电路接收，并由设备主体进行电学处理，以产生超声波图像。近年来，已经开发出便携式类型的超声波诊断设备，这种设备可以携带至床边或需要急救的地点。对于这种超声波诊断设备，需要减小尺寸以追求容易操作和便利性，这需要减小发送/接收电路的规模，必然导致图像质量降低。因此，需要体积减小并且能够防止图像质量降低的超声波诊断设备。例如，JP 2006-519684A描述了一种超声波诊断系统，其中，便携式超声波单元安装在对接车上以执行数据处理。便携式超声波单元产生的接收信号被提供给对接车，并利用较高数据处理能力来进行处理，因此在对接车上提供的监视器上以高分辨率显示超声波图像。
发明内容
JP 2006-519684A中描述的具有安装在对接车上的便携式超声波单元的系统能够以比便携式超声波单元的处理能力更高的处理能力来处理接收信号。然而，由于超声波发送/接收电路的规模根据所安装的便携式超声波单元的类别而不同，所以需要提供与所使用的超声波单元的类别分别对应的多个超声波探测器。本发明的目的是提供一种超声波探测器，解决过去的这些问题，并且能够与装配有不同尺寸的超声波发送/接收电路的诊断设备主体一起使用。本发明的另一目的是提供一种使用这种超声波探测器的超声波诊断设备。根据本发明的一种超声波探测器，包括换能器阵列，由多个阵列排列的子块元件组成；多个信号线，用于将换能器阵列连接至设备主体，所述设备主体控制超声波的发送和接收；以及通道形成/连接部分，选择多个子块元件之间的连接以形成多个通道，每个通道由所选数目的子块元件组成，其中通过切换多个子块元件之间的连接来改变所述所选数目的子块元件；将所述多个通道分配给所述多个信号线中的任一个，以从所述多个信号线中选择连接至所述多个通道的有效信号线，以将提供给换能器阵列的驱动信号和从换能器阵列输出的接收信号发送至设备主体。根据本发明的一种超声波诊断设备，包括上述超声波探测器；以及至少一个设备主体，包括分别连接至所述有效信号线的多个发送和接收电路；其中，通道形成/连接部分切换多个子块元件之间的连接是根据所述至少一个设备主体的发送和接收电路的总数来执行的。
图I是示意了根据本发明实施例I的超声波诊断设备的配置的框图。图2是示意性示出了在实施例I中使用的超声波探测器中提供的换能器阵列的配置的截面图。图3A和3B是分别示意了实施例I中两个子块元件构成一个通道以及三个子块元件构成一个通道的情况下子块元件的连接的视图。图4A和4B是分别示意了实施例I中两个子块元件构成一个通道以及三个子块元件构成一个通道的情况下通道形成部分和通道连接部分的电路配置的视图。图5A和5B是分别示意了实施例I中两个子块元件构成一个通道以及三个子块元件构成一个通道的情况下切换的通道形成部分和通道连接部分的电路配置的视图。图6是示意了在实施例I的变型中切换的通道形成部分和通道连接部分的电路配置的视图。图7是示意了根据实施例2的超声波诊断设备的一部分的配置的框图。图8A和SB是分别示意了实施例2中两个子块元件构成一个通道以及三个子块元件构成一个通道的情况下通道形成/连接部分的电路配置的视图。图9是示意了根据实施例3的超声波诊断设备的配置的框图。图10是示意了根据实施例3的变型的超声波诊断设备的框图。图11是示意了根据实施例4的超声波诊断设备的配置的框图。
具体实施例方式以下将基于附图来描述本发明的实施例。实施例I图I示意了根据本发明实施例I的超声波诊断设备的配置。超声波诊断设备包括 超声波探测器1，用于发送和接收超声波；以及诊断设备主体2，连接至超声波探测器I。超声波探测器I包括换能器阵列3，包括K个阵列排列的子块元件，所述子块元件形成多个换能器。每个换能器由互相连接的给定数目的子块元件组成，并形成一个通道。 换能器阵列3连接至通道形成部分4，通道形成部分4用于通过选择性地切换K个子块元件之间的连接来形成多个通道，每个通道由多个子块元件组成。通道形成部分4经由M个输入/输出线5连接至通道连接部分6，通道连接部分6继而连接至连接线缆，所述连接线缆包括N个信号线7，用于向通道连接部分6发送驱动信号并从通道连接部分6接收信号。 通道连接部分6由用于切换输入/输出线5与信号线7之间的连接的复用器(MUX)组成。
设备主体2包括N个Tx/Rx (发送和接收)电路8，Tx/Rx电路8连接至连接线缆的信号线7。Tx/Rx电路8经由信号线7将发送信号提供给超声波探测器I的相应通道，并接收在超声波探测器I的相应通道中产生的接收信号。设备主体2基于Tx/Rx电路8接收的接收信号，产生表示超声波图像的图像数据。超声波探测器I的子块元件的数目K被设置为大于将通道连接部分6和通道形成部分4连接的输入/输出线5的数目M，输入/输出线5的数目M被设置为大于信号线7或 Tx/Rx电路8的数目N。图2示意了在超声波探测器I中并入的换能器阵列3的结构。构成换能器阵列3 的换能器包括压电振荡器9，具有构成多个子块元件的带的形式。压电振荡器9的每个通道具有用于施加相同电压的电极10。在电极的背面提供减震器构件11，用于抑制由超声波导致的多余振动，以缩短超声波的脉冲宽度。以声学匹配层12为媒介在压电振荡器9的正面提供了声学透镜13。例如，压电振荡器9由PZT(钛酸锆酸PbBg))或PVDF(聚二氟乙烯)制成。从电极10向由这些压电振荡器9组成的每个通道提供脉冲电压或连续波电压，以使压电振荡器9沿厚度方向振动。由于具有带形式的压电振荡器9构成换能器，沿不同于厚度方向的方向发生的不必要振动被抑制。这种振动促使各个通道产生脉冲式或连续波的超声波，所述超声波组合以形成超声波束。在接收到传播的超声波时，构成通道的压电振荡器9收缩以产生电信号。所述电信号作为超声波的接收信号输出。图3A和3B示意了换能器阵列3的示例。换能器阵列3包括多个子块元件，例如以100 μ m的等间隔P布置并在约7. 5MHz的频率处使用的384个子块元件。在每个通道由两个连接的子块元件组成的情况下，子块元件SI和S2、S3和S4、S5和S6……分别互相连接，如图3A所示；在每个通道由3个连接的子块元件组成的情况下，子块元件SI至S3、S4 至S6、S7至S9……分别互相连接，如图3B所示。通道形成部分4对子块的连接进行切换，使得在通道之间，构成每个通道的子块元件的数目相同。在切换连接以使得构成每个通道的子块元件的数目为2或3的情况下， 通道形成部分4可以由以下开关配置开关SWl，用于切换子块元件SI和S2与子块元件S3 之间的连接；开关SW2和SW3，用于切换子块元件S3和S4之间的连接；开关SW4，用于切换子块元件S4与子块元件S5和S6之间的连接；以及多个其他开关，用于类似地切换构成每个通道的子块元件之间的连接，如图4A和4B所示。因此，通道形成部分4可以被配置为在
所有时刻连接子块元件SI和S2、S5和S6、S7和S8、Sll和S12、S13和S14......，同时切换
子块元件S3、S4、S9、SlO......的连接。如图4A所示，当每个通道由两个子块元件组成时，通道形成部分4断开开关SW1、 SM……并闭合开关SW2、SW3……。因此，192个通道(每个由两个子块元件组成)分别连接至从通道连接部分6延伸出的192个输入/输出线LI至L192。另一方面，当每个通道由3个子块元件组成时，通道形成部分4闭合开关SW1、SW4……并断开开关SW2、SW3……， 如图4B所示。因此，128个通道(每个由3个子块元件组成)分别连接至192个输入/输出线中的128个输入/输出线1^1、1^3、1^4、1^6……。在192个输入/输出线中，与任何通道分离的64个输入/输出线L2、L5、L8……未连接至设备主体2的Tx/Rx电路。在通道形成部分4形成的多个通道中，通道连接部分6将给定数目的通道依次连接至从设备主体2延伸出的多个信号线7。因此，通道连接部分6排他地将由通道形成部分 4形成的多个通道中的两个或更多通道分配给相同的数据线7。例如，所使用的通道连接部分6可以包括开关SW5、SW7……，用于切换多个信号线7与子块元件SI至S192之间的连接；以及开关SW6、SW8……，用于切换多个信号线7与子块元件S193至S384之间的连接， 如图4A和4B所示，并执行2:1切换。这种用于2:1切换的通道连接部分6将由通过将通道形成部分4形成的多个通道的数目等分而获得的一定数目的通道组成的A组通道连接至信号线7，并且随着超声波的发送和接收，依次将连接至信号线7的通道的位置移动给定元件数目。通道连接部分6重复移动连接至信号线7的通道的位置的过程，直到B组通道连接至信号线7。具体地，当通道形成部分4形成192个通道时，由96个通道组成的A组至由 96个通道组成的B组依次连接至信号线7 ;当通道形成部分4形成128个通道时，由64个通道组成的A组至由64个通道组成的B组依次连接至信号线7。接下来，描述超声波诊断设备的操作。首先，在图I中，超声波探测器I (其中子块元件的数目K为384，输入/输出线5 的数目M为192)经由包含96个信号线7的连接线缆连接至设备主体2 (其中Tx/Rx电路 8的数目N为96)。超声波探测器I中包括执行2 I切换的通道连接部分6。如图4A所示，在连接至设备主体2的超声波探测器I中，在通道形成部分4中， 开关SW1、SW4、……断开，开关SW2、SW3、……闭合，以配置换能器阵列3，换能器阵列3由 192个通道组成，每个通道连接至两个子块元件。在超声波探测器I的通道连接部分6中， 开关SW5、SW7、……闭合，开关SW6、SW8、……断开，以将通道形成部分4形成的192个通道中的A组96个通道连接至96个信号线。由于超声波探测器I因此包含通道连接部分6，与连接至通道的输入/输出线5的数目(192)相比，用于将超声波探测器I和设备主体2连接的连接线缆中信号线7的数目
(96)可以减少，相应地可以提高超声波探测器I的操作便利性。在超声波探测器I和设备主体2互相连接时，设备主体2中96个Tx/Rx电路8经由96个信号线7 (有效信号线)将驱动信号提供给超声波探测器I的通道连接部分6。通道连接部分6经由连接至开关SW5、SW7、……的输入/输出线L1、L2、……、L96将驱动信号提供给通道形成部分4。提供给通道形成部分4的驱动信号被分别提供给通过将子块元件SI和S2、S3和S4、……、S191和S192分别互相绑定而配置的96个通道组成的A组。 因此，从A组通道向被摄体(未示出)发送超声波。A组通道接收被摄体反射的超声波回声，其接收信号经由相同的路径输入至设备主体2的Tx/Rx电路8。然后，超声波探测器I的通道连接部分6切换连接，以将连接至96个信号线7的 96个通道的位置移动给定数目，从而允许发送和接收超声波。因此，每次发送和接收超声波时，通道连接部分6将连接至信号线7的通道的位置移动给定数目，直到最终如图5A所示，在通道连接部分6中，开关SW5、SW7、……断开而开关SW6、SW8、……闭合，以将B组96个通道和96个信号线(有效信号线)连接。类似地， 设备主体2的Tx/Rx电路8向通道连接部分6提供驱动信号，然后，驱动信号经由连接至通道连接部分6的开关SW6、SW8、……的输入/输出线L97、L98、……、L192被提供给B组通道。因此，从B组通道向被摄体发送超声波，B组通道接收从被摄体反射的超声波回声。 其接收信号输入至设备主体2的Tx/Rx电路8。
因此，超声波束的扫描从连接至A组通道的有效信号线开始，随着连接至有效信号线的通道移动给定元件数目，重复超声波的发送和接收，直到有效信号线连接至B组通道，以允许发送和接收超声波。设备主体2处理输入至Tx/Rx电路8的接收信号，以产生超声波图像，并将其显示在例如监视器(未示出)上。当超声波探测器I连接至设备主体2时(其中Tx/Rx电路8的数目N为64)，如图4B所示，在通道形成部分4中，开关SW1、SW4、……闭合，开关SW2、SW3、……断开，以配置换能器阵列3，换能器阵列3由128个通道组成，每个通道连接至3个子块元件。由通道形成部分4形成的128个通道连接至A组64个通道和连接至Tx/Rx电路8的64个信号线 (有效信号线)，如图4B所示。然后，每次发送和接收超声波时，通道连接部分6切换连接， 将连接至64个有效信号线的64个通道的位置移动给定数目。因此，如图5B所示，B组的 64个通道连接至64个有效信号线，以允许发送和接收超声波，因此终止超声波束的扫描。 在连接线缆中的96个信号线中，未连接至设备主体2的Tx/Rx电路8的32个信号线(除有效信号线外的其他信号线)连接至通道连接部分6中未涉及与通道的连接的开关SW7、 Sff8,……(输入/输出线L2、L5、……)。根据实施例1，由于通道形成部分4根据设备主体2中的Tx/Rx电路8的数目来改变超声波探测器I的通道的数目，超声波探测器I可以适于包括不同尺寸的Tx/Rx电路 8在内的多个设备主体2。通道形成部分4改变的每个通道的子块元件的数目不限于2和3 ;通过改变用于切换子块元件之间的连接的开关SW的位置和数目，每个通道可以由各种数目的子块元件组成。通道连接部分6不限于执行2:1切换的通道连接部分6 ;可以使用与发送和接收超声波的时间间隔相对应的复用器MUX。通道连接部分6不限于执行切换从而将子块元件SI至S384等分为两组(由子块元件SI至S192组成的A组和由子块元件S193至S384组成的B组)的通道连接部分6。 例如，通道连接部分6可以执行切换，使得如图6所示，从任意元件选择范围中选择的子块元件S」至S(ky+191)在相同定时处连接至多个信号线7。随后，当该元件选择范围与多个信号线7之间的连接断开时，连接切换为将在该元件选择范围两侧彼此分离的子块元件连接至信号线7。元件选择范围可以包括任何数目的子块元件；该元件选择范围中包括的子块元件的数目和其他范围中的子块元件的数目可以互不相同。实施例2图7示意了根据实施例2的超声波诊断设备的配置。该超声波诊断设备使用超声波探测器21以取代图I所示的实施例I的超声波探测器I。与根据实施例I的超声波探测器I相比，超声波探测器21具有连接在换能器阵列3与信号线7之间的通道形成/连接部分22，以取代通道连接部分6。通道形成/连接部分22切换换能器阵列3中布置的多个子块元件的连接，以改变构成每个通道的子块元件的数目，并将构成换能器阵列3的多个换能器分配给连接至设备主体2的Tx/Rx电路8的多个信号线7，以形成其连接。例如，在多个通道中的每一个由两个或三个子块元件组成的情况下，通道形成/ 连接部分22可以如图8A和SB所示，切换构成通道的子块元件的连接。通道形成/连接部分22包括开关SWl，用于切换子块元件SI和S2与子块元件S3之间的连接；开关SW2 和SW3，用于切换子块元件S3和S4之间的连接；开关SW4，用于切换子块元件S4与子块元件S5和S6之间的连接；以及多个其他开关，用于类似地切换构成通道的子块元件之间的连接。如图8A所示，在每个通道由两个子块元件组成的情况下，通道形成/连接部分22断开开关SW1、Sff4,……并闭合开关SW2、SW3 ;如图8B所示，在每个通道由3个子块元件组成的情况下，通道形成/连接部分22闭合开关SWl、SW4、……并断开开关SW2、SW3、……。通道形成/连接部分22包括开关315、312、313、319、……，用于切换多个信号线7与子块元件SI至S192之间的连接；以及开关SW6、SfflO,……，用于切换多个信号线 7与子块元件S193至S384之间的连接。因此，在多个通道中，通过将多个通道等分而获得的一定数目的通道所组成的A组通道连接至信号线7，并且随着超声波的发送和接收，依次将连接至信号线7的通道的位置移动给定元件数目。通道形成/连接部分22重复移动连接至信号线7的通道的位置的过程，直到连接B组通道。开关SW2、SW3、……切换构成相应通道的子块元件之间的连接，并切换多个信号线7与通道之间的连接。具体地，开关SW2、 Sff3,……选择多个子块元件之间的连接，以形成多个通道，每个通道由多个子块元件组成， 并用作排他地将多个通道中的两个或更多个通道分配给相同信号线的通道形成/连接部分。首先，在图7中，超声波探测器21 (其中子块元件的数目K为384)经由96个信号线7连接至设备主体2 (其中Tx/Rx电路8的数目N为96)。如图8A所示，在连接至设备主体2的超声波探测器I中，在通道形成/连接部分 22中，开关SW1、SW4、……断开，开关SW2、SW3、……闭合，以配置换能器阵列3，换能器阵列3由192个通道组成，每个通道连接至两个子块元件。在通道形成/连接部分22中，开
关SW5、SW2、SW3、SW9、......闭合，开关SW6、SW10、......断开，以将192个通道中构成A组
通道的96个通道连接至96个信号线(有效信号线)。在超声波探测器I和设备主体2连接时，设备主体2中内置的96个Tx/Rx电路8 经由信号线7将驱动信号提供给超声波探测器21的通道形成/连接部分22。通道形成/ 连接部分22将从Tx/Rx电路8提供的驱动信号提供给连接至开关SW5、Sff2,……的A组的96个通道。随后，每次发送和接收超声波时，通道形成/连接部分22将连接至96个信号线7 的96个通道的位置移动给定数目，直到96个信号线连接至B组通道。超声波探测器21在通道形成/连接部分22中断开开关315、312、5评3、……并闭合开关SW6、SW10、……，以将 B组96个通道和96个信号线连接。类似地，设备主体2的96个Tx/Rx电路8向通道形成 /连接部分22提供驱动信号，然后驱动信号被提供给连接至开关SW6、SW10、……的B组的相应通道。因此，超声波束的扫描从连接至A组通道的有效信号线开始，随着连接至有效信号线的通道移动给定元件数目，重复超声波的发送和接收，直到有效信号线连接至B组通道，以允许发送和接收超声波。通道形成/连接部分22不限于执行切换从而将子块元件SI至S384等分为两组 (由子块元件SI至S192组成的A组和由子块元件S193至S384组成的B组)的通道形成 /连接部分22，并且可以执行切换，使得从任意元件选择范围中选择的子块元件S」至S(k =J+191)在相同定时处连接至多个信号线7。该元件选择范围可以包括任何数目的子块元件; 该元件选择范围中包括的子块元件的数目和其他范围中的子块元件的数目可以互不相同。由于通道形成/连接部分22因此按组切换连接至多个Tx/Rx电路8的信号线7 与相应通道之间的连接，以允许发送和接收超声波，与通道的数目(192)相比，用于将超声波探测器I和设备主体2连接的连接线缆中装入的信号线7的数目(96)可以减少，相应地可以提高超声波探测器I的操作便利性。由于通道形成/连接部分22的开关SW2、Sff3,……切换构成每个通道的子块元件之间的连接，并切换多个信号线7与相应通道之间的连接，与实施例I的超声波探测器I 中需要的开关数目相比，可以减少开关数目，实现简单配置。另一方面，在超声波探测器21连接至Tx/Rx电路8的数目N为64的设备主体2 的情况下，如图8B所示，在通道形成/连接部分22中，开关SW1、SW4、……闭合，开关SW2、 Sff3,……断开，以配置换能器阵列3，换能器阵列3由128个通道组成，每个通道连接至3 个子块元件。通道形成/连接部分22的开关SW5、Sff9,……将128个通道分配给均由64 个通道组成的A组或B组。连接至相同Tx/Rx电路8的A组或B组的元件连接至由通道形成/连接部分22排他地选择的64个信号线(有效信号线)。在连接线缆中的96个信号线中，未连接至设备主体2的Tx/Rx电路8的32个信号线(除有效信号线外的其他信号线) 连接至未涉及与通道的连接的开关SW2、Sff3,……。根据实施例2，由于通道形成/连接部分22根据设备主体2中的Tx/Rx电路8的数目来改变超声波探测器21的通道的数目，超声波探测器21可以适于包括不同尺寸的Tx/ Rx电路8在内的多个设备主体2。实施例3根据超声波诊断设备的实施例I和2，一个超声波探测器可以连接至多个设备主体2以进行使用。例如，在实施例I中使用的包括384个子块元件和192个输入/输出线5在内的超声波探测器I中，通道形成部分4形成192个通道，每个通道由两个子块元件组成的情况下，当如图9所示超声波探测器I连接至包括64个Tx/Rx电路8的设备主体2时，192个通道中仅128个可以使用。具体地，在连接至192个通道的192个输入/输出线5中，128个通道经由通道连接部分6连接至设备主体的64个Tx/Rx电路8，而其余64个通道未连接至 Tx/Rx 电路 8。因此，如图10所示，例如，超声波探测器I可以经由信号分发器33连接至均装配有64个Tx/Rx电路8的第一设备主体31和第二设备主体32。均由通道形成部分4连接至两个子块元件的192个通道经由192个输入/输出线5连接至执行2:1切换的通道连接部分6。通道连接部分6将192个输入/输出线5连接至96个信号线7，并且选择性地经由信号分发器33将96个信号线7连接至在第一设备主体31和第二设备主体32中均提供的 48个Tx/Rx电路8。因此，196个通道选择性地连接至在第一设备主体31和第二设备主体 32中提供的96个Tx/Rx电路8。第一设备主体31和第二设备主体32在相同定时并行操作，从超声波探测器I的192个通道发送和接收超声波。根据实施例3，即使所连接的设备主体2的Tx/Rx电路的数目相对于超声波探测器I的通道数目而言较小，仍可以通过并行操作多个设备主体2以增大可以并行同时处理的接收信号的数目，来获得高质量超声波图像。实施例4图11示意了在实施例3中用于并行操作两个设备主体的第一设备主体31和第二设备主体32的内部配置。第一设备主体31包括前端35，经由单元侧连接器34连接至信号分发器33。前端35经由波束形成器36连接至后端37，后端37连接至监视器38。第一设备主体31还包括时钟重新触发电路39，时钟重新触发电路39连接至控制器40。装配有Tx/Rx电路8的η个通道的前端35将驱动信号提供给超声波探测器I的对应通道(前端35经由信号分发器33连接至所述通道)的换能器，并接收从被摄体返回的超声波回声，以例如对由这些通道的换能器产生的接收信号执行正交检测处理，以产生复基带信号，从而前端35对复基带信号执行采样，以产生包含关于组织区域的信息在内的采样数据。前端35可以通过执行数据压缩处理，以对通过对复基带信号进行采样而获得的数据进行高效编码，来产生采样数据。波束形成器36根据控制器40设置的接收方向，从多个预先存储的接收延迟模式中选择一个接收延迟模式，并基于所选的接收延迟模式，通过在采样数据所表示的多个复基带信号中提供相应延迟并将其相加来执行接收聚焦处理。通过该接收聚焦处理，产生使得超声波回声的焦点会聚的基带信号(声线信号)。后端37根据波束形成器36产生的声线信号，产生B模式图像信号，B模式图像信号是关于被摄体的组织的X线断层图像信息。后端37包括STC(灵敏度时间控制)和 DSC(数字扫描转换器)。对于声线信号，STC根据超声波的反射位置的深度来校正由于距离导致的衰减。DSC将STC校正的声线信号光栅转换为与普通电视信号的扫描方法兼容的图像信号，然后通过执行所需图像处理，如对比度处理，DSC产生B模式图像信号。监视器38基于后端37产生的图像信号来显示超声波诊断图像。时钟重新触发电路39将时钟信号提供给第一设备主体31中提供的组件，并将由该时钟信号重新触发的触发信号提供给第一设备主体31中提供的组件。控制器40控制在第一设备主体31内提供的组件的操作。第二设备主体32也具有与第一设备主体31类似的内部配置。第二设备主体32包括前端42，经由单元侧连接器41连接至信号分发器33。前端42经由波束形成器43连接至后端44，后端44继而连接至监视器45。第二设备主体32还包括时钟重新触发电路46， 时钟重新触发电路46连接至控制器47。在第二设备主体32中提供的这些组件具有与在第一设备主体31中提供的给予相同名称的组件类似的功能。当第一设备主体31和第二设备主体32并行操作时，例如，第一设备主体31被选为主设备主体以用作主设备主体；然后，第二设备主体32被选为从设备主体以用作从设备主体。在这种情况下，如图11所示，第二设备主体32的波束形成器43经由数据总线48连接至第一设备主体31的后端37 ;而第二设备主体32的后端44和时钟重新触发电路46经由操作控制线缆连接至第一设备主体31的后端37和时钟重新触发电路39。连接至信号分发器33的单元侧连接器34和41先前分配有不同的标识号码(ID 号码)，使得第一设备主体31或第二设备主体32在连接至单元侧连接器34时通过识别分配给单元侧连接器34的ID号码而认识到其用作主设备主体，并且在连接至单元侧连接器41时通过识别分配给单元侧连接器41的ID号码而认识到其用作从设备主体。连接至超声波探测器I的探测器连接器49先前也分配有ID号码，该ID号码不同于分配给单元侧连接器34和41的ID号码，使得当直接连接至探测器连接器49时，第一设备主体31和第二设备主体32认识到其不执行并行操作，而是独立执行正常的超声波诊断操作。接下来描述并行操作。首先，信号分发器33确保超声波探测器I的换能器阵列3中的多个通道中位于偶数位置的通道连接至第一设备主体31 ;位于奇数位置的通道连接至第二设备主体32。用作从设备主体的第二设备主体32根据从第一设备主体31的时钟重新触发电路 39提供的同步时钟信号和主触发信号来操作。例如，当第一设备主体31的前端35将驱动信号提供给超声波探测器I的第2m+2 个通道的换能器时，以及当第二设备主体32的前端42将驱动信号提供给超声波探测器I 的第2m+3个通道的换能器时(m为自然数)，则在从位于彼此相邻的这两个通道发送超声波时，已经从被摄体接收到超声波回声的超声波探测器I的通道的换能器分别输出接收信号。从换能器阵列中位于偶数位置的通道的换能器输出的接收信号输入至第一设备主体31的前端35，以产生采样数据；而从换能器阵列中位于奇数位置的通道的换能器输出的接收信号输入至第二设备主体32的前端42，以产生采样数据。此时，由于第二设备主体 32根据从第一设备主体31的时钟重新触发电路39提供的同步时钟信号和主触发信号来操作，第一设备主体31的前端35和第二设备主体32的前端42在彼此相同的定时产生采样数据。在第一设备主体31中，当波束形成器36对前端35产生的采样数据执行接收聚焦处理时，产生声线信号并提供给后端37。此外，在第二设备主体32中，当波束形成器43对前端42产生的采样数据执行接收聚焦处理时，产生声线信号并经由数据总线48提供给第一设备主体31的后端37。此时，第一设备主体31和第二设备主体32可以被配置为针对构成超声波探测器 I的各个通道的多个子块元件进行相位调整，将沿多个方向行进的超声波束进行组合，并基于合成结果来产生声线信号。当将两个设备主体31和32的波束形成器36和43分别产生的声线信号提供给第一设备主体31的后端37时，第一设备主体31的后端37将这些声线信号组合，并基于组合的声线信号来产生B模式图像信号，该B模式图像信号是关于被摄体的组织的X线断层图像信息。该图像信号被发送至第一设备主体31的监视器38，并在监视器38上显示超声波诊断图像。由于第一设备主体31和第二设备主体32均具有η个通道的超声波发送/接收电路，当这些单元独立执行正常的超声波诊断操作时可以并行同时处理的接收信号的数目为 “η”。然而，当两个设备主体31和32执行并行操作时，可以并行同时处理的接收信号的数目为“ 2η ”，这是在独立操作中的可能数目的两倍。这使得能够获得高质量超声波图像。
权利要求
1.一种超声波探测器，包括换能器阵列，由多个阵列排列的子块元件组成；多个信号线，用于将换能器阵列连接至设备主体，所述设备主体控制超声波的发送和接收；以及通道形成/连接部分，选择多个子块元件之间的连接以形成多个通道，每个通道由所选数目的子块元件组成，其中通过切换多个子块元件之间的连接来改变所述所选数目的子块元件；将所述多个通道分配给所述多个信号线中的任一个，以从所述多个信号线中选择连接至所述多个通道的有效信号线，以将提供给换能器阵列的驱动信号和从换能器阵列输出的接收信号发送至所述设备主体。
2.根据权利要求I所述的超声波探测器，其中，所述通道形成/连接部分包括通道形成 /连接开关，用于选择多个子块元件之间的连接以形成多个通道，并将所述多个通道中的两个或更多通道排他地分配给所述信号线之一，其中每个通道由所选数目的子块元件组成。
3.根据权利要求I所述的超声波探测器，其中，所述通道形成/连接部分包括通道形成部分，包括多个开关，用于选择多个子块元件之间的连接以形成多个通道，其中每个通道由所选数目的子块元件组成；以及通道连接部分，包括多个开关，用于将所述通道形成部分形成的多个通道中的两个或更多通道排他地分配给所述信号线之一，其中，所述多个信号线中由通道连接部分连接至相应通道的信号线是有效信号线。
4.根据权利要求I所述的超声波探测器，其中，所述通道形成/连接部分切换连接，使得在通道之间，构成每个通道的子块元件的所选数目相同。
5.一种超声波诊断设备，包括根据权利要求I至4中任一项所述的超声波探测器；以及至少一个设备主体，包括分别连接至所述有效信号线的多个发送和接收电路；其中，通道形成/连接部分切换多个子块元件之间的连接是根据所述至少一个设备主体的发送和接收电路的总数来执行的。
全文摘要
本发明提供了一种超声波探测器和超声波诊断设备，其中超声波探测器包括换能器阵列，由多个阵列排列的子块元件组成；多个信号线，用于将换能器阵列连接至设备主体，所述设备主体控制超声波的发送和接收；以及通道形成/连接部分，选择多个子块元件之间的连接以形成多个通道，每个通道由所选数目的子块元件组成，其中通过切换多个子块元件之间的连接来改变所述所选数目的子块元件；将所述多个通道分配给所述多个信号线中的任一个，以从所述多个信号线中选择连接至所述多个通道的有效信号线，以将提供给换能器阵列的驱动信号和从换能器阵列输出的接收信号发送至设备主体。超声波诊断设备使用这种超声波探测器。
文档编号A61B8/00GK102599931SQ20111044990
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年1月25日
发明者佐藤智夫 申请人:富士胶片株式会社