专利名称：超声诊断设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声诊断设备，具体地涉及一种适用于通过光纤将接收信号从超声探针发送到诊断设备本体的超声诊断设备。
背景技术：
在医学领域，采用超声图像的超声诊断设备已经付诸实践。用于医学用途的典型超声诊断设备具有其中嵌入了换能器阵列的超声探针和与超声探针相连的设备本体，通过向对象发送来自超声探针的超声、接收来自超声探针上的对象上的超声回波、并且在设备本体中电学地处理与接收回声相对应的接收信号，来产生超声图像。近年来，已经尝试进行在对象的各个区域上的超声诊断，并且已经针对不同的应用研发了各种超声探针。此外，三维超声图像的超声探针的开发过程中正在研究能够全方向改变超声波束的焦点位置的二维阵列型超声探针。利用上述开发从超声探针发送的接收信号携带了增加的信息，因此需要更快地发送接收信号。在这一方面，专利文献I例如公开了一种超声诊断设备，其中将光纤设置在超声探针和诊断设备本体之间连接的通信缆线中，并且将来自超声探针的接收信号转换为光信号并且通过光纤发送。引用列表
专利文献专利文献1:JP2010-42042A
发明内容
技术问题在专利文献I的超声诊断设备中，通过使用具有比电信号更宽发送频带的光信号来更快速地发送接收信号。然而，利用其中设置有光缆的通信缆线和彼此整体相连的诊断设备本体，如果应该为感兴趣应用适当地选择使用光信号来发送接收信号的超声探针或者使用电信号来发送接收信号的超声探针，则要求较高的成本，因为需要分别提供与两个探针相对应的诊断设备本体。已经实现了本发明，以便解决现有技术的上述问题，目的在于提供一种超声诊断设备，允许使用发送作为光信号和作为电信号的接收信号的超声探针，所述超声探针的每一个均按照可拆卸方式与诊断设备本体相连。解决问题的方案根据本发明的超声诊断设备是这样一种超声诊断设备:具有通过通信缆线彼此相连的超声探针和诊断设备本体，所述超声探针包含向对象发送超声波束的换能器阵列，并且所述诊断设备本体基于从已经接收来自对象的超声回波的超声探针的换能器阵列输出的接收信号来产生超声图像，其特征在于:所述通信缆线的一端通过设备本体侧连接器与所述诊断设备本体可拆卸地相连，并且所述超声诊断设备包括:电光转换装置，适用于将已经由与所述超声探针的换能器阵列相连的多个模数转换器处理的接收信号转换为光信号；光纤，设置在所述通信缆线中，并且适用于发送由所述电光转换装置转换为光信号的接收信号；以及光电转换装置，包含在所述设备本体侧连接器中，并且适用于将作为光信号由所述光纤发送的接收信号转换为电信号。上述超声诊断设备还包括:并行-串行转换器，连接在所述超声探针中的所述多个模数转换器和所述电光转换装置之间，并且适用于将来自所述多个模数转换器的接收信号进行从并行数据到串行数据的转换，然后将串行数据发送至所述电光转换装置；以及串行-并行转换器，连接在所述设备本体侧连接器中的光电转换装置的下游，并且适用于将来自光电转换装置的接收信号进行从串行数据到并行数据的转换，然后将并行数据发送至诊断设备本体。所述电光转换装置可以包括与所述多个模数转换器相对应的多个电光转换器，并且所述光电转换装置可以包括与所述电光转换器相对应的多个光电转换器。所述超声诊断设备还可以包括:光耦合器，适用于将通过所述多个电光转换器的转换产生的光信号组合成复合信号，并且将所述复合信号发送给光纤；以及波长划分型光波导，适用于将经由光纤发送的复合光信号划分为具有不同波长的光信号，并且将具有不同波长的光信号分别馈送给所述多个光电转换器。优选地，所述设备本体侧连接器沿连接器板的一面容纳光纤的特定长度的一端，并且具有竖直地设置在所述连接器的另一面处的连接器管脚。可以与所述光纤一起在所述连接器板的一面上安装专用于发送信号的信号线的缆线连接器、光电转换装置和放大器。还可以是所述设备本体侧连接器沿连接器板的一面容纳特定长度的光纤的一端，并且具有竖直地设置在所述连接器的另一面处的连接器管脚，可以与所述光纤一起在所述连接器板的一面上安装专用于发送信号的信号线的缆线连接器、光电转换装置、放大器和串行-并行转换器。通信缆线的另一端可以通过第一光纤连接器与所述超声探针可拆卸地相连，并且通过第二光纤连接器与所述设备本体侧连接器相连。本发明的有益效果根据本发明，通过包含光电转换装置的连接器将其中设置有光纤的通信缆线和诊断设备本体可拆卸地彼此相连，允许在使用时将分别发送作为光信号和作为电信号的两个超声探针可拆卸地与诊断设备本体相连。
[图1]图1是演示了根据本发明实施例1的超声诊断设备的方框图。[图2]图2是演示了根据实施例2的超声诊断设备的方框图。[图3]图3是演示了根据实施例3的超声诊断设备的方框图。[图4]图4是演示了根据实施例4的超声诊断设备的方框图。[图5]图5是示出了根据实施例5的超声诊断设备的配置的图。[图6]图6是在实施例5中使用的连接器的平面/截面图，示出了连接器的配置。[图7]图7是在实施例5中使用的连接器的侧面/截面图，示出了连接器的配置。
具体实施例方式在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。实施例1图1演示了根据本发明实施例1的超声诊断设备的配置。超声诊断设备包括超声探针1、适用于产生超声图像的诊断设备本体2、与超声探针I相连的通信缆线3以及将通信缆线3和诊断设备本体2可拆卸地彼此相连的连接器4。超声探针I具有:一维或二维换能器阵列5，由多个超声换能器组成；多个预放大器6，与换能器阵列5相应地相连；以及电光转换器8，分别通过模数(A/D)转换器7与预放大器6相连。超声探针I包括通信线路，用于向换能器阵列5发送驱动信号。构成换能器阵列5的换能器根据通过与通信缆线3相连的通信线路馈送的驱动信号发送超声波，并且接收来自对象的超声回波以输出接收信号。每一个换能器包括:振子，具有压电本体，以及在所述压电本体的两端处形成的电极，压电本体是一种压电元件，包括由PZT (锆钛酸铅)代表的压电陶瓷、由PVDF (聚偏二氟乙烯)代表的压电聚合物等。如果在如上振子的电极两端施加脉冲电压或连续波电压，压电振子膨胀和收缩，并且由振子产生脉冲形式或连续波形式的超声波。将由单独振子产生的超声波合成为超声波束。此外，每一个振子在接收传播的超声波期间膨胀或收缩以产生电信号，输出所述电信号作为对超声波的接收加以表示的接收信号。通过未示出的发送/接收选择器开关将相关振子选择性地连接至用于发送驱动信号的通信线路或者连接至预放大器，将驱动信号输入到每一个振子或者从每一个振子输出接收信号。预放大器6分别放大换能器阵列5的单独信道中从换能器输出的接收信号。换能器阵列5具有规定的频 带和规定的驱动电压，将具有与换能器阵列5的频带相对应频带的那些预放大器用作预放大器6。A/D转换器7分别数字化由预放大器6放大的接收信号。将由A/D转换器数字化的接收信号馈送至电光转换器8。电光转换器8适用于通过例如使用半导体激光器作为光源、并且响应于电信号来调制来自光源的光信号的强度，将作为电信号馈送的接收信号转换为光信号。通信缆线3具有分别与超声探针I的电光转换器8相连的多个光纤9，其中通过电光转换器8将接收信号转换为经由光纤9发送的光信号。通信缆线3也具有同轴电缆10，经由同轴电缆将驱动信号发送给换能器阵列5。连接器4具有分别与通信缆线3的光纤9相连的光电转换器11，并且包括与通信缆线3的同轴电缆10相连的通信线路。光电转换器11接收由光纤9发送的光信号，以便将光信号转换为电信号。诊断设备本体2具有数据存储器12和发送机13，数据存储器与连接器的光电转换器11相连，而发送机通过连接器4与通信缆线3的同轴电缆10相连。数据存储器12通过图像形成部14与显示单元15相连。数据存储器12将由光电转换部11转换为电信号的接收信号顺序地存储为接收数据。图像形成部14管理集中于存储在数据存储器12中的接收数据的接收，以便产生对超声诊断图像加以表示的图像信号，例如作为与对象身体的组织有关的断层图像信息的B模式图像信号。适用于基于由图像形成部14产生的图像信号来显示超声诊断图像的显示单元15包括诸如IXD之类的显示装置。发送机13通过同轴电缆10与超声探针I的换能器阵列5相连。发送机13包括例如多个脉冲发生器，并且向换能器阵列5的换能器馈送脉冲发生器的相应驱动信号，驱动信号具有修改的延迟量，使得可以将从换能器阵列5发送的超声波形成为覆盖对象身体中的组织区域的宽超 声波束。在实施例1中，可以通过使用连接器4将通信缆线3与光纤9和诊断设备本体2可拆卸地彼此相连。对于实施例1的操作进行了以下描述。最初，从诊断设备本体2的发送机13发送驱动信号，并且经由通过连接器4与发送机13相连的通信缆线3的同轴电缆10将驱动信号馈送至超声探针I的换能器阵列5。根据从发送机13馈送的驱动信号从组成换能器阵列5的换能器发送超声波。然后，将换能器阵列5从之前与预放大器6相连的发送机13断开，使得将已经从对象接收了超声回波的换能器阵列5的换能器输出的接收信号输入至预放大器6。将接收信号通过放大器6放大并且通过A/D转换器数字化，然后馈送至电光转换器，在那里将信号转换为光信号。经由光纤9将转换为光信号的接收信号发送至连接器4的光电转换器11。将输入至连接器4的光电转换器11的接收信号转换为电信号，并且从光电转换器11输出至诊断设备本体2的数据存储器12。由于将光电转换器11设置在将光纤9和诊断设备本体2连接在一起的连接器4中，不再要求由诊断设备本体2处理光信号，使得诊断设备本体2能够不但和连接到发送电信号的通信缆线的超声探针相连，而且和发送光信号的通信缆线相连的超声探针相连。将从光电转换器11输出的接收信号顺序地存储在数据存储器12中作为接收数据。随后，将在数据存储部12中存储的接收数据输入至图像形成部14，在图像形成部中产生对超声诊断图像加以表示的图像信号。基于这样产生的图像信号，在显示单元15上显示超声诊断图像。根据实施例1，仅仅通过使用连接器4将与通信缆线3相连的超声探针I改变为另一个探针，各种超声探针可以对于不同应用适当地与诊断设备本体相连。光纤9可以是玻璃光纤、塑料光纤或者多芯光纤。光纤9使用的光源例示为VCSEL，面发射型光源即使在低电压下也能够高速操作，同时可用的光接收器包括具有大面积、易于连接并且能够快速响应的平面光接收器，例如MSM H)和侧向PIN PD。实施例2在实施例1中使用的通信缆线3的光纤9数量上与超声探针I的换能器阵列5相对应，本发明不局限于此。可以使用并行-串行转换器来减小光纤的数量。如图2所示，例如在超声诊断设备中使用的通信缆线可以具有设置在其中的单个光纤。在图2的超声诊断设备中，将如图1所示的实施例1中的超声探针1、通信缆线3和连接器4分别用超声探针21、通信缆线22和连接器23代替。超声探针21不具有实施例1中的超声探针I的电光转换器8，而是具有与A/D转换器7相连的并行-串行转换器22、还与电光转换器23相连的并行-串行转换器22。通信缆线22具有与超声探针21的电光转换器25相连的单个光纤26，代替实施例1中的通信缆线3的光纤9。连接器23具有与光纤26相连的光电转换器27，代替实施例1中的连接器4的光电转换器11，光电转换器27还与串行-并行转换器28相连。连接器23的串行-并行转换器28还与诊断设备本体2的数据存储器12相连。并行-串行转换器24将由A/D转换器7转换的并行接收信号转换为串行接收信号。串行-并行转换器28将从光电转换器27输出的串行接收信号转换为并行接收信号。与实施例1类似，从换能器阵列5输出的接收信号由预放大器6放大并且由A/D转换器7数字化。通过并行-串行转换器24将这样数字化的并行接收信号转换为串行接收信号，然后从中输出至电光转换器25，电光转换器25将串行接收信号转换为光信号。将转换为光信号的串行接收信号经由在通信缆线22中包含的单个光纤26从电光转换器25发送至光电转换器27，并且通过光电转换器27进行从光信号到电信号的转换。将转换为电信号的串行接收信号从光电转换器27输出至串行-并行转换器28，并且进一步通过串行-并行转换器28转换为并行接收信号。将从串行-并行转换器28输出的并行接收信号顺序地存储在诊断设备本体2的数据存储器12中作为接收数据。根据实施例2，因为在超声探针21中设置的电光转换器的数量减少，抑制了超声探针21中的温度上升。此外，减小了通信缆线的厚度，以使缆线更加易于处理。还可以将多个A/D转换器7划分为两个或多个组，并且将每一组A/D转换器7通过并行_串行转换器24和电光转换器25与一条光纤26相连，以便逐组地发送光信号。这种配置允许通信缆线根据情况来改变光纤26的数量。实施例3还可以通过使用光耦合器来减小在实施例1中使用的通信缆线3的光纤9。
图3演示了根据实施例3的超声诊断设备的配置。在图3的超声诊断设备中，将如图1所示的实施例1中的超声探针1、通信缆线3和连接器4分别用超声探针31、通信缆线32和连接器33代替。超声探针21不具有实施例1中的超声探针I的电光转换器8，而是具有与A/D转换器7相应连接的电光转换器34，电光转换器34还与光耦合器35相连。通信缆线32具有与超声探针31的光耦合器35相连的单个光纤36，代替实施例1中通信缆线3的光纤9。连接器33具有与光纤36相连的波长划分型光波导37，代替实施例1中连接器4的光电转换器11，光波导37也和与电光转换器34相对应的光电转换器38相连。连接器33的光电转换器38每一个均与诊断设备本体2的数据存储器12相连。电光转换器34将作为电信号输入其中的接收信号在转换器34中转换为具有不同波长的光信号。光耦合器35将由电光转换器34的转换产生的具有不同波长的光信号组合成复合光信号，以将其输出至通信缆线32的光纤36。波长划分型光波导37将经由光纤36从光耦合器35发送的光信号进行波长划分，并且根据它们各自的波长在与电光转换器34相对应的光电转换器38中分布获得的具有不同波长的光信号。光电转换器38将从波长划分型光波导37输入的光信号转换为电信号，然后将电信号输出至诊断设备本体2的数据存储器12。与实施例1类似，将从换能器阵列5输出的接收信号通过预放大器6放大并且通过A/D转换器7数字化。电光转换器34将作为电信号数字化的接收信号在转换器34中转换为具有不同波长的光信号。将这样彼此可区分的光信号从单独的电光转换器34输出至光耦合器35，并且通过光耦合器35组合在一起。将获得的复合接收信号经由通信缆线32的光纤36从光耦合器35发送至波长划分型光波导37，并且通过波导37进行波长划分。波长划分产生了具有不同波长的接收信号，根据各自的波长在与电光转换器34相对应的光电转换器38中通过波长划分型光波导37来分布接收信号。光电转换器38将作为光信号的接收信号转换为电信号，并且将转换为电信号的接收信号顺序地存储在诊断设备本体2的数据存储器12中作为接收数据。根据实施例3，减小了通信缆线的厚度以使缆线易于处理。还可以将多个电光转换器34划分为两组或多组，并且通过光耦合器35将每一组电光转换器34与一条光纤36相连，以便逐组地传输光信号。这种配置允许根据情况来改变通信缆线22中光纤36的个数。实施例4将实施例1中使用的超声探针I和连接器4与通信缆线3整体上相连，本发明不局限于此。如图4所示，例如通信缆线3可以按照可拆卸方式与超声探针I和连接器4的每一个相连。图4的超声诊断设备附加地具有设置在如图1所示的超声探针I和通信缆线3之间的光纤连接器41、以及设置在通信缆线3和连接器4之间的光纤连接器42。超声探针1的电光转换器8和通信缆线3的光纤9通过光纤连接器41可拆卸地彼此相连，并且通信缆线3的光纤9和连接器4的光电转换器11通过光纤连接器42可拆卸地彼此相连。根据实施例4，其中通信缆线3通过光纤连接器41和42与超声探针I和连接器4都可拆卸地相连，如果损坏了具有比超声探针I或连接器4更低耐用性的光纤9，只需要改变通信缆线3以便进一步使用超声诊断中的超声探针I。实施例5在根据实施例1至4的任一个的超声诊断设备中，可以在设备本体53的侧面上设置连接器54以与该侧面相符，连接器54适用于将与预先连接到超声探针51的通信缆线52与诊断设备本体53可拆卸地相连，如图5B所示。作为示例，在根据实施例2的超声诊断设备中使用的连接器可以具有如图6所示的配置。连接器54包括近似地测量为IOcmX 5cm的连接器板55，并且配置成猪尾结构。换句话说，连接器54具有设置在连接器板55的一面55a上的缆线连接器56，并且缆线连接器56在其中容纳同轴缆线57的一端和光纤58的一端，两者都从通信缆线52延伸沿连接器板55的面55a的特定长度L，以便将它们固定到连接器板55。连接器54还具有连接器管脚59，连接器管脚59竖直地设置在连接器板55的另一面，使得它们可以如图7所示地穿过连接器板。缆线连接器56将容纳在其中的特定长度L的光纤58的尖端部分固定到连接器板55,同时将光纤58定位为具有以下间隔:允许光纤58在连接器板55上的插座附近无损坏地移动。从而光纤58与连接器板55相连，以便获得难以损坏的连接结构。在连接器板55的面55a上，安装了与光纤58相连的光电转换器60以及通过放大器(跨导放大器、限幅放大器等)与光电转换器60相连的串行-并行转换器62。串行-并行转换器62与设置在连接器板55的面55b处的连接器管脚59相连，也就是说，光纤58通过如上所述的设备与连接器管脚59相连。从同轴电缆56延伸的专用于发送信号的信号线也与连接器管脚59相连。通过将竖直地设置在连接器板55上的连接器管脚59插入到诊断设备本体53中，将通信缆线52和诊断设备本体53彼此相连。结果，将具有从中延伸的通信缆线52的连接器板55设置在诊断设备本体53的侧面上以与侧面相符。根据实施例5，其中通过沿连接器板55的一面设置光纤57、并且将连接器管脚竖直地设置在另一面来配置连接器54，可以使用具有较小宽度D的连接器54。此外，因为将通信缆线52定位为与诊断设备本体53的侧面相符，防止了由于与通信缆线52的接触导致的对于光纤57的损坏。此外,将光纤57塞入连接器板55中特定的长度L允许对于光纤58的损坏具有抑制的连接结构。参考符号列表1、21、31、51 超声探针；2、53诊断设备本体；3、22、32、52 通信缆线；4、23、33、54 连接器；5换能器阵列；6预放大器；7模数转换器；8、25、34 电光转换器；9、26、36、58 光纤；10,57 同轴电缆；11、27、38、60 光电转换器；12数据存储器；13发送机；14图像形成部；15显示单元；24并行-串行转换器；28,62串行-并行转换器；35光稱合器； 38波长划分型光波导；41、42光纤连接器；55连接器板；55a 一面；55b 另一面；56缆线连接器；59连接器管脚；61放大器。
权利要求
1.一种超声诊断设备，具有通过通信缆线彼此相连的超声探针和诊断设备本体，所述超声探针包含向对象发送超声波束的换能器阵列，并且所述诊断设备本体基于从已经接收到来自对象的超声回波的超声探针的换能器阵列输出的接收信号来产生超声图像，所述超声诊断设备的特征在于: 所述通信缆线的一端通过设备本体侧连接器与所述诊断设备本体可拆卸地相连，并且 所述超声诊断设备包括: 电光转换装置，适用于将已经由与所述超声探针的换能器阵列相连的多个模数转换器处理的接收信号转换为光信号； 光纤，设置在所述通信缆线中，并且适用于发送由所述电光转换装置转换为光信号的接收信号；以及 光电转换装置，包含在所述设备本体侧连接器中，并且适用于将作为光信号由所述光纤发送的接收信号转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的超声诊断设备，还包括: 并行-串行转换器，连接在所述超声探针中的所述多个模数转换器和所述电光转换装置之间，并且适用于对来自所述多个模数转换器的接收信号进行从并行数据到串行数据的转换，然后将串行数据发送至所述电光转换装置；以及 串行-并行转换器，连接在所述设备本体侧连接器中的所述光电转换装置的下游，并且适用于将来自光电转换装置的接收信号进行从串行数据到并行数据的转换，然后将并行数据发送至所述诊断设备本体。
3.根据权利要求1所述的超声诊断设备， 其中所述电光转换装置包括与所述多个模数转换器相对应的多个电光转换器，并且所述光电转换装置包括与所述电光转换器相对应的多个光电转换器，以及 其中所述超声诊断设备还包括: 光耦合器，适用于将通过所述多个电光转换器的转换产生的光信号组合成复合信号，并且将所述复合信号发送给所述光纤；以及 波长划分型光波导，适用于将经由所述光纤发送的复合光信号划分为具有不同波长的光信号，并且将具有不同波长的光信号分别馈送给所述多个光电转换器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的超声诊断设备，其中所述设备本体侧连接器适用于沿连接器板的一面容纳所述光纤的特定长度的一端，并且具有竖直地设置在所述连接器板的另一面处的连接器管脚
5.根据权利要求4所述的超声诊断设备，其中与所述光纤一起在所述连接器板的一面上安装专用于发送信号的信号线的缆线连接器、所述光电转换装置和放大器。
6.根据权利要求2所述的超声诊断设备， 其中所述设备本体侧连接器适用于沿连接器板的一面容纳所述光纤的特定长度的一端，并且具有竖直地设置在所述连接器板的另一面处的连接器管脚，以及 其中与所述光纤一起在所述连接器板的一面上安装专用于发送信号的信号线的缆线连接器、所述光电转换装置、放大器和所述串行-并行转换器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的超声诊断设备，其中所述通信缆线通过第一光纤连接器与所述超声探针可拆卸地相连，并且通过第二光纤连接器与所述设备本体侧连接器相连。`
全文摘要
提供了一种超声诊断设备，在使用中可附着可拆卸的超声探针通过光信号和电信号向诊断装置主单元发送接收的信号。通信缆线(3)的一端按照允许附着和拆卸的方式经由主单元侧连接器(4)与诊断装置主单元(2)相连。在通过多个A/D转换器(7)处理接收的信号之后，电光转换装置(8)将接收的信号转换为光信号，所述多个A/D转换器的每一个均与超声探针(1)中的换能器阵列配对。在通过电光转换装置(8)将接收的信号转换为光信号之后，通信缆线(3)中设置的光纤(9)发送接收的信号。嵌入到主单元侧连接器(4)中的光电转换装置(11)将由光纤(9)发送的接收信号从光信号转换为电信号。
文档编号A61B8/00GK103153194SQ20118004845
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年10月13日
发明者宫地幸哉 申请人:富士胶片株式会社