专利汇可以提供通过最少数量连接线进行远程操作的超声波收发器系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种通过最少数量连线从 超 声波 测量或成像系统以一定距离进行操作的 超声波 脉冲回波收发器系统,包括至少一个 超声波换能器 元件和安装到靠近所述换能器元件的 电子 电路 ,并且至少包括一个接收器 放大器 和传送 开关 。DC偏置 电压 通过偏置连线从所述超声波装置提供给所述 电子电路 ,并且所述换能器元件电连接到所述接收器放大器的输入端,所述放大器输入端被设计为使得其可以容许所述换能器 电极 处的很大的AC传送脉冲电压。所述接收器放大器的输出通过接收器连线提供给所述超声波装置,也可能通过其他电子电路。所述传送开关在一端上连接到所述换能器元件的热电极并且在另一端上可能通过作为所述收发器一部分的缓冲放大器而连接到从所述超声波装置提供高电压AC脉冲的传送连线,从而传送来自所述换能器的超声波脉冲。,下面是通过最少数量连接线进行远程操作的超声波收发器系统专利的具体信息内容。
1.一种通过最少数量连线距离超声波测量或成像系统一定距离进行操 作的超声波脉冲回波收发器系统,
所述收发器系统由至少一个超声波换能器元件和安装到靠近所述换能 器元件的电子电路组成,并且包括至少一个接收器放大器和传送开关,
DC偏置电压通过偏置连线从所述超声波装置提供给所述电子电路,
所述换能器元件电连接到所述接收器放大器的输入端,所述放大器输入 端被设计为使得其容许所述换能器电极处的很大的AC传送脉冲电压,
所述接收器放大器的输出通过接收器连线馈送给所述超声波装置,也可 能通过其他电子电路,
所述传送开关在一端上连接到所述换能器元件的热电极并且在另一端 上连接到馈送来自所述超声波装置的高电压AC脉冲的传送连线,可能是通 过作为所述收发器一部分的缓冲放大器,用于传送来自所述换能器的超声波 脉冲。
2.根据权利要求1所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述接收、 偏置以及传送连线中的至少两条被连接及合并至单条连线以减少将所述收 发器连接到所述超声波装置的连线数量。
3.根据权利要求2所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述接收、 偏置以及传送连线被连接及合并至单条连线,从而所述收发器可从所述超声 波装置通过包含接地线的一双线线缆进行操作。
4.根据权利要求1所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述传送 开关由至少一个二极管组成,所述二极管在传送连线上的高AC电压传送脉 冲时自动切换到低串联AC阻抗,并且在传送连线上的AC信号电平低于预 设电平时自动切换到高AC阻抗。
5.根据权利要求1所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述传送 开关由若干个开关晶体管或者二极管组成,其中所述开关动作由控制信号进 行控制,其中所述开关控制信号被选择为使得所述开关在传送周期期间开 通,并且在接收周期期间关断。
6.根据权利要求5所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述传送 开关控制信号导自传送连线上的高电压AC传送脉冲,从而所述开关通过传 送脉冲被自动开通并且在接收周期中被自动关断。
7.根据权利要求1所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述接收 器放大器承受换能器电极处的高AC传送电压的能力是通过具有与所述放大 器输入端串联的阻抗的电路而获得的。
8.根据权利要求7所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述串联 电路为电容器。
9.根据权利要求7所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述串联 电路为具有偏置电流的两个反向对接的二极管,从而对于所述换能器处的低 电平信号,所述二极管的AC阻抗很低,而对于所述换能器处的高电平AC 信号,二极管的AC阻抗很高。
10.根据权利要求7所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述串联 电路是由若干个
开关晶体管或二极管组成的接收器开关,其中开关动作由控制信号进行 控制,其中所述开关控制信号被选择以使得所述接收器开关在传送周期期间 关断并且在接收周期期间开通。
11.根据权利要求10所述的超声波脉冲回波收发器系统,其中所述接 收开关控制电压导自所述高电压传送脉冲,从而所述接收开关通过传送脉冲 被自动关断,并且在接收周期中被自动开通。
12.一种超声波脉冲回波阵列收发器系统,所述系统能够在接收模式中 获得可选择的或动态的焦距并且可以通过最小数量连线距离超声波测量或 成像系统一定距离进行操作,
所述收发器系统由超声波换能器元件阵列组成,其中每个元件具有固定 焦距并且耦合到固定的信号延迟线,并且一电子电路被安装到靠近所述换能 器阵列并包含电子接收求和电路和至少一个电子接收聚焦开关,
通过偏置连线从所述超声波装置提供DC偏置电压给所述电子电路,
可能来自一个阵列元件的信号被固定耦合到所述求和电路,同时来自至 少某些阵列元件的信号通过可控制的电子接收聚焦开关耦合到所述求和电 路,可能是在前置放大器中每个信号的放大和/或作为所述电子电路的一部分 的电子延迟线中每个信号的延迟之后,来自所述求和电路的信号是一聚焦后 的接收信号,其通过接收连线被传送到所述超声波装置,
每个元件的焦距和信号延迟被确定为使得通过对选定的元件组闭合连 到所述求和电路的聚焦开关而获得选定的有效孔径和焦距深度,
并且从而可以通过顺次闭合所述聚焦开关而增加连接到所述求和电路 的元件数量,从而获得增加的活动接收孔径以及增加的焦距深度。
13.根据权利要求12所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述至少一部分元件信号延迟是通过作为所述元件前面的声路的一部分的声 学延迟线而获得的,所述声学延迟线的材料具有与待测量或成像的目标不同 的波传播速率,从而延迟线材料的厚度至少确定了部分元件信号延迟。
14.根据权利要求13所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述声学延迟线材料的波速率高于待成像目标的波速率,并且所述声学延迟线 材料具有吸收作用,可以产生跨越该有效孔径的超声波信号的净变迹以减少 波束旁瓣。
15.根据权利要求12所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述每个元件的信号延迟至少部分地通过机械成形,例如弯曲整个阵列表面而 获得。
16.根据权利要求12所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述电子电路包含至少一个电子传送开关,所述电子传送开关一端连接到至少 一个换能器元件的热电极,并且另一端连接到传送连线,所述传送连线可能 通过作为所述收发器一部分的电子延迟线和/或缓冲放大器而馈送来自所述 超声波装置的高电压AC传送脉冲,所述传送开关电路具有在传送周期中的 低电子串联阻抗和接收周期中的高电子阻抗之间切换的能力。
17.根据权利要求16所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述至少一个电子传送开关具有这样的能力:在传送连线上有高电压AC传送 脉冲时,自动切换到很低的AC阻抗,而在传送连线上的AC电压下降到低 于一限度值时,自动切换到高AC阻抗。
18.根据权利要求17所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述传送开关的开关部件由至少一个二极管制成。
19.根据权利要求16所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述至少一个电子传送开关可以通过传送开关控制电压被开通或关断。
20.根据权利要求19所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述具有明确控制电压的传送开关的开关元件由若干个二极管或者开关晶体 管制成。
21.根据权利要求16所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述电子电路包含至少两个传送开关,所述传送开关可能通过作为所述收发器 一部分的电子延迟线和/或缓冲放大器而在一端上连接到至少两个换能器元 件,并且在另一端上连接到相同的传送连线,其中所述至少一个传送开关可 以通过控制电压开通或关断,所述传送开关控制电压为可选择的,从而可以 选择一组有效传送换能器阵列元件,以选择有效传送孔径的宽度和焦距深 度。
22.根据权利要求21所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述接收聚焦开关可以选择性地被开通以选择接收孔径和焦距,从而组合的传 送和接收波束在所接收的信号的定义的深度范围内形成了狭窄的观测波束。
23.根据权利要求22所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中对 于每个组合的传送和接收焦距的所接收到的信号被用于在组合的观测波束 很狭窄的深度范围内进行测量或成像。
24.根据权利要求23所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述测量或成像由一序列深度范围组成,具有被选择用于每个范围内的观测波 束的最小宽度的发送和接收焦距。
25.根据权利要求21所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述传送开关控制电压按一个序列被选择以使得对于第一个传送脉冲,为传送 孔径选择具有短焦距深度的换能器元件,并且对于一组连续传送脉冲,连接 具有更深的焦距的数量增加的元件,从而对于该组中的每个连续传送脉冲, 可以获得增加的有效传送孔径以及增加的复合焦距深度。
26.根据权利要求21所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述在传送周期中连接到传送连线的阵列元件的数量通过在至少一条信令连 线上的从所述超声波装置到所述收发器的信令进行控制。
27.根据权利要求12所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述连接到接收求和电路的阵列元件的数量通过至少一条信令连线上的从所 述超声波装置到所述收发器的信令进行控制。
28.根据权利要求21所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述对于至少一个传送开关的控制电压是从输入连线处的高电压AC传送脉冲 导向所述传送开关的。
29.根据权利要求25所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述传送开关控制电压是在由传送连线处的高电压AC传送脉冲产生的序列或 是在信令连线上来自超声波装置的特定信令中,通过作为所述电子电路一部 分的传送开关控制电压序列发生器电路而选择的。
30.根据权利要求29所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其中所 述传送开关控制电压序列发生器通过传送连线上的特定信令,例如在一时间 周期上的传送连线的电压电平的改变而被复位。
31.根据权利要求12所述的超声波脉冲反射阵列收发器系统,其中所 述电子电路还包含接收定时电路,用于控制所述接收聚焦开关,所述接收定 时电路在脉冲传送时以及跟随所述接收聚焦开关上的脉冲传送开关的时间 序列中被复位,从而可以获得脉冲传送后随时间增加的有效接收孔径以及增 加的焦距深度,以提供接收波束的动态聚焦。
32.根据权利要求12或21所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其 中所述至少两个偏置、接收、传送以及信令连线被连接及合并至单条连线, 以减少连接所述超声波装置和阵列收发器的连线数量。
33.根据权利要求12或21所述的超声波脉冲回波阵列收发器系统,其 中所述偏置、接收、传送以及信令连线被连接及合并至单条连线,从而包含 对地连接的一双线线缆可以用于所述超声波装置和阵列收发器之间的连接。
34.一种通过狭窄通道对结构进行成像的超声波成像设备,其中根据权 利要求1或12所述的超声波收发器系统被安装在伸长插入设备的尖端并且 通过少量连线连接到超声波成像系统。
35.根据权利要求34所述的超声波成像设备,其中所述伸长插入设备 的尖端可以从该插入设备的外端进行方向操控。
36.根据权利要求34或35所述的超声波成像设备,其中所述伸长插入 设备是用于插入体内从而对体内的组织结构进行成像的设备。
37.根据权利要求36所述的超声波换能器,其中所述伸长插入设备是 用于对人体内的血管或者尿道或者其它狭窄通道的壁及其周围组织进行超 声波成像的导管。
本发明涉及以典型的5MHz以上的高频对细小结构进行高分辨率超声 波成像,其中超声波换能器或者换能器阵列通过通道接近待被成像的所述结 构,所述通道具有有限的空间用于线缆线路连接超声波换能器和超声波成像 或测量设备。
这些应用的示例包括通过导管端部的换能器对血管壁的血管内超声波 成像(IVUS),前列腺的尿道管成像或者在通过狭窄通道的最小切口穿入或 其他手术期间对肿瘤和微小脉管的高分辨率成像。本发明在此情况下提出了 具有特别高的信噪比的所测量的反向散射信号的解决方案,并且对外部源的 电磁干扰具有很强的惰性。
更特别的,本发明涉及针对由超声波换能器、超声波换能器阵列以及二 者结合所形成的声束的前置放大器电子设备、电路的设计,允许电子设备和 换能器在紧凑的组件中以短距离进行集成,从而可以以很少数量的电子连 线,甚至少至两条线缆在超声波成像或测量系统中工作。
本发明还可以应用于以更简单的手段获取对于结构的高频超声波成像 的最大信噪比和对电磁干扰的惰性,例如高分辨率皮肤或者眼睛成像(f~ 20-100MHz)。其进一步还可以应用于对具有高阻抗的少量元件的换能器阵 列进行低频成像和测量,以在这些情况下改善信噪比和对电磁干扰的惰性。 其还可以应用到具有线性阵列的开关的提升聚焦(elevation focusing),以减 少连接设备的线缆数量,使得对换能器阵列的手动操作更容易。
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