JP6445076B2 - 共通電気チャネル上で処理可能な超音波トランスデューサを有する超音波プローブ - Google Patents
共通電気チャネル上で処理可能な超音波トランスデューサを有する超音波プローブ Download PDFInfo
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Description
本願は、2011年1月31日に出願された、米国仮出願第61/437,758号、発明の名称”共通電気チャネル上で処理可能な超音波トランスデューサを有する撮像プローブ”の優先権を主張する。同文献の全内容は、参照によって本願に組み込まれる。
Claims (45)
- 撮像プローブであって、
細長ボディ、
前記細長ボディ内に収容された撮像部品、
前記細長ボディ内に配置された第1超音波トランスデューサ、
を備え、
前記第1超音波トランスデューサは前記細長ボディの近位端から離れて配置され、
前記第1超音波トランスデューサは、超音波撮像ビームを前記細長ボディの外部の領域に出力し、前記領域から反射超音波撮像エネルギーを受信するように構成されており、
前記撮像プローブはさらに、
前記細長ボディ内に収容された第2超音波トランスデューサ、
前記細長ボディを通過して延伸し共通電気チャネルを画定する導電パス、
を備え、
前記撮像部品は、前記超音波撮像ビームの角度方向を前記細長ボディの長手軸に対してスキャンする可動部材を備え、
前記第2超音波トランスデューサは、角度検出超音波ビームを生成し、前記細長ボディの長手軸に対する前記可動部材の角度方向に関連付けられた角度検出信号を生成するように構成された、角度検出超音波トランスデューサであり、
前記第1超音波トランスデューサと前記第2超音波トランスデューサは、前記共通電気チャネルに接続され、
前記共通電気チャネルは、画像処理システムと電気的に接続可能である
ことを特徴とする撮像プローブ。 - 前記撮像部品は音響反射基板を備え、
前記角度検出超音波トランスデューサは、前記音響反射基板に向けて角度検出超音波ビームを方向づけ、前記音響反射基板から反射した反射超音波ビームを受信し、これにより前記反射超音波ビームに応じて前記角度検出超音波トランスデューサが生成した角度検出信号が前記共通電気チャネル上で検出可能となるように構成されており、
前記音響反射基板は、前記細長ボディの長手軸に対する前記可動部材の方向の変化が前記角度検出信号を生じさせるように、前記可動部材に対して配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の撮像プローブ。 - 前記音響反射基板は、前記角度検出信号の変化が前記角度検出信号の相対的時間遅延を含むように構成されている
ことを特徴とする請求項2記載の撮像プローブ。 - 前記音響反射基板は、前記角度検出信号の変化が前記角度検出信号の1以上の強度変化と前記角度検出信号のスペクトル成分とを含むように構成されている
ことを特徴とする請求項2記載の撮像プローブ。 - 前記可動部材は前記音響反射基板を含み、
前記角度検出超音波トランスデューサの方向は、前記撮像部品に対して固定されている ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の撮像プローブ。 - 前記角度検出超音波トランスデューサは前記可動部材に取り付けられており、
前記音響反射基板の方向は、前記撮像部品に対して固定されている
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の撮像プローブ。 - 前記可動部材は回転可能部材であり、
前記音響反射基板は曲面プロファイルを備え、
前記曲面プロファイルの曲率は、前記可動部材の偏向が前記角度検出信号の相対的時間遅延の変化を生じさせるように選択されている
ことを特徴とする請求項6記載の撮像プローブ。 - 前記曲面プロファイルは、前記角度検出超音波ビームのビーム経路に沿って規定される前記角度検出超音波トランスデューサと前記音響反射基板との間の距離が、前記回転可能部材の規定の角度範囲にわたって変化するように選択されている
ことを特徴とする請求項7記載の撮像プローブ。 - 前記曲面プロファイルは、前記回転可能部材の回転角に対する前記距離の変化の比が、前記角度範囲の最小値を超過するように選択されている
ことを特徴とする請求項8記載の撮像プローブ。 - 前記曲面プロファイルは、前記回転可能部材の回転角に対する前記距離の変化の比が、前記角度範囲にわたって実質的に一定であるように選択されている
ことを特徴とする請求項9記載の撮像プローブ。 - 前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサは、前記可動部材の少なくとも一部を形成する
ことを特徴とする請求項2記載の撮像プローブ。 - 前記可動部材は、第2偏向可能部材と機械的に連結された第1偏向可能部材を備え、前記第1偏向可能部材の方向変化が前記第2偏向可能部材の対応する方向変化を生じさせるように構成されており、
前記第2偏向可能部材の方向変化は、前記超音波撮像ビームの方向の変化を生じさせる ことを特徴とする請求項2記載の撮像プローブ。 - 前記角度検出超音波トランスデューサは、前記角度検出超音波ビームが前記音響反射基板の表面の略法線方向に向けられるように配置されている
ことを特徴とする請求項2記載の撮像プローブ。 - 前記第2偏向可能部材は、前記撮像部品の回転により生成された求心力が、前記第1偏向可能部材の傾斜軸回りで前記第1偏向可能部材に対して加えるトルクよりも大きいトルクを、前記第2偏向可能部材の傾斜軸回りで前記第2偏向可能部材に対して加えるように構成されている
ことを特徴とする請求項12記載の撮像プローブ。 - 前記第2偏向可能部材は、範囲方向のサイズと比較して大きい高さ方向のサイズを有するようにデザインされている
ことを特徴とする請求項14記載の撮像プローブ。 - 前記角度検出超音波トランスデューサは、前記第1および第2偏向可能部材の一方に取り付けられており、
前記第1および第2偏向可能部材の他方は、前記音響反射基板を備える
ことを特徴とする請求項12記載の撮像プローブ。 - 前記可動部材は、前記第1および第2偏向可能部材を機械的に連結する連結部材を備え、
前記連結部材には、前記角度検出超音波トランスデューサが取り付けられており、
前記音響反射基板は、前記連結部材の動きが前記角度検出信号の変化を生じさせるように、前記連結部材に対して配置されている
ことを特徴とする請求項12記載の撮像プローブ。 - 前記角度検出超音波トランスデューサは、前記第1および第2偏向可能部材の一方に取り付けられており、
前記音響反射基板は、前記可動部材に対して固定されている
ことを特徴とする請求項12記載の撮像プローブ。 - 前記第1超音波トランスデューサは、前記可動部材の少なくとも一部を形成する
ことを特徴とする請求項2から18のいずれか1項記載の撮像プローブ。 - 前記音響反射基板は、前記反射超音波ビームが前記角度検出超音波ビームの非鏡面反射を含むように構成されている
ことを特徴とする請求項2から19のいずれか1項記載の撮像プローブ。 - 前記音響反射基板は、凹凸加工された面を有する
ことを特徴とする請求項20記載の撮像プローブ。 - 前記凹凸加工された面は、拡散反射面である
ことを特徴とする請求項21記載の撮像プローブ。 - 前記凹凸加工された面は、周期的な空間プロファイルを含む
ことを特徴とする請求項21記載の撮像プローブ。 - 前記音響反射基板は、拡散反射材料を含む
ことを特徴とする請求項20記載の撮像プローブ。 - 前記角度検出超音波トランスデューサは、発散ビームプロファイルで前記角度検出超音波ビームを出射するように構成されている
ことを特徴とする請求項2から24のいずれか1項記載の撮像プローブ。 - 前記角度検出超音波トランスデューサは第1角度検出超音波トランスデューサであり、 前記撮像部品は、別の角度検出超音波ビームを前記音響反射基板に対して方向づけ、前記音響反射基板から反射された別の反射超音波ビームを検出することにより別の角度検出信号を生成するように構成された、別の角度検出超音波トランスデューサを備え、
前記別の角度検出超音波トランスデューサは、前記共通電気チャネルに接続されている ことを特徴とする請求項2から24のいずれか1項記載の撮像プローブ。 - 前記別の角度検出超音波トランスデューサの中心周波数は、前記第1角度検出超音波トランスデューサの中心周波数とは実質的に異なる
ことを特徴とする請求項26記載の撮像プローブ。 - 前記別の角度検出超音波トランスデューサの中心周波数は、前記第1角度検出超音波トランスデューサの中心周波数と実質的に同一である
ことを特徴とする請求項26記載の撮像プローブ。 - 前記撮像プローブは、前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサに対して電気エネルギーを出力し、前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサによって検出された電気信号を検出する、出力検出サブシステムを備える
ことを特徴とする請求項1から28のいずれか1項記載の撮像プローブ。 - 前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサはそれぞれ、重ならないスペクトル帯域幅によって特徴づけられ、
前記出力検出サブシステムは、前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサに対して広帯域電気エネルギーを出力し、これにより前記広帯域電気エネルギーのスペクトルが前記第1超音波トランスデューサおよび前記角度検出超音波トランスデューサのスペクトル帯域幅と重なるように構成されている
ことを特徴とする請求項29記載の撮像プローブ。 - 前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサはそれぞれ、重ならないスペクトル帯域幅によって特徴づけられ、
前記出力検出サブシステムは、前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサに対して電気エネルギーを出力し、これにより前記電気エネルギーのスペクトルが前記第1超音波トランスデューサのスペクトル帯域幅内の第1スペクトル成分および前記角度検出超音波トランスデューサのスペクトル帯域幅内の第2スペクトル成分を含むように構成されている
ことを特徴とする請求項29記載の撮像プローブ。 - 前記出力検出サブシステムはプロセッサを備え、
前記プロセッサは、前記角度検出信号の変化に基づき、前記超音波撮像ビームの方向における対応する変化を判定するようにプログラムされている
ことを特徴とする請求項30記載の撮像プローブ。 - 前記プロセッサは、前記角度検出信号からのフィードバックに基づき前記超音波撮像ビームの方向を制御するようにプログラムされている
ことを特徴とする請求項32記載の撮像プローブ。 - 撮像プローブが出射した撮像ビームの方向を判定する方法であって、
請求項2から28のいずれか1項記載の撮像プローブを提供するステップ、
前記共通電気チャネルに対して1以上の電気パルスを提供するステップであって、前記1以上の電気パルスは前記超音波撮像ビームと前記角度検出超音波ビームを生成するように選択されている、ステップ、
前記共通電気チャネル上で電気信号を受信するステップであって、前記電気信号は、前記反射超音波ビームに応じて前記角度検出超音波トランスデューサによって生成され、前記反射超音波撮像エネルギーに応じて前記第1超音波トランスデューサによって生成されている、ステップ、
前記電気信号を逆多重化し前記角度検出信号を抽出するステップ、
前記角度検出信号を前記超音波撮像ビームの方向と関連付けるステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記角度検出信号を前記超音波撮像ビームの方向と関連付けるステップは、前記角度検出信号の強度と前記角度検出信号の時間遅延のいずれか1つを所定値と比較することにより実施される
ことを特徴とする請求項34記載の方法。 - 前記所定値は較正値であることを特徴とする請求項35記載の方法。
- 前記時間遅延は、前記角度検出信号のピーク振幅を識別することにより判定される
ことを特徴とする請求項35記載の方法。 - 前記時間遅延は、前記角度検出信号の包絡線のピーク値を識別することにより判定される
ことを特徴とする請求項35記載の方法。 - 前記時間遅延は、前記角度検出信号を基準角度検出信号と相互相関付けした後に判定される
ことを特徴とする請求項37記載の方法。 - 前記時間遅延は、相互相関信号のピーク値に対応する時間にしたがって判定される
ことを特徴とする請求項39記載の方法。 - 前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサはそれぞれ実質的に重ならないスペクトル帯域幅を有し、
前記電気信号を逆多重化するステップは、前記角度検出超音波トランスデューサのスペクトル帯域幅に対応する前記電気信号の一部を抽出するステップを含む
ことを特徴とする請求項35から40のいずれか1項記載の方法。 - 前記第1超音波トランスデューサから得られる信号パルスと前記角度検出超音波トランスデューサから得られる信号パルスは、異なる時間ウインドウにおいて受信され、
前記角度検出信号を抽出するステップは、前記角度検出超音波トランスデューサに関連付けられた時間ウインドウからの信号パルスを抽出するステップを含む
ことを特徴とする請求項35から41のいずれか1項記載の方法。 - 前記方法は、前記角度検出信号から判定された方向を用いて前記超音波撮像ビームの方向を動的制御するステップを有する
ことを特徴とする請求項35から42のいずれか1項記載の方法。 - 超音波プローブであって、
細長ボディ、
前記細長ボディ内に配置された第1超音波トランスデューサ、
を備え、
前記第1超音波トランスデューサは、前記細長ボディの近位端から離れて配置されており、
前記第1超音波トランスデューサは、前記細長ボディ外の領域に対して超音波ビームを出力するように構成されており、
前記超音波プローブはさらに、
前記細長ボディ内に配置され前記超音波ビームの角度方向をスキャンする可動部材、
前記細長ボディ内に配置された角度検出超音波トランスデューサ、
を備え、
前記角度検出超音波トランスデューサは、角度検出超音波ビームを生成するとともに前記可動部材の角度方向に対応付けられた角度検出信号を生成するように構成されており、
前記超音波プローブはさらに、
前記細長ボディを通過して延伸し共通電気チャネルを画定する導体パス、
を備え、
前記第1超音波トランスデューサと前記角度検出超音波トランスデューサは、前記共通電気チャネルに接続されており、
前記共通電気チャネルは、外部処理システムと電気的に接続可能である
ことを特徴とする超音波プローブ。 - 前記超音波プローブは音響反射基板を備え、
前記角度検出超音波トランスデューサは、前記音響反射基板に向けて角度検出超音波ビームを方向づけ、前記音響反射基板から反射された反射超音波ビームを受信し、これにより前記反射超音波ビームに応じて前記角度検出超音波トランスデューサが生成した角度検出信号が前記共通電気チャネル上で検出されるように構成されており、
前記音響反射基板は、前記可動部材の方向の変化が前記角度検出信号の変化を生じさせるように、前記可動部材に対して配置されている
ことを特徴とする請求項44記載の超音波プローブ。
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