JP5541993B2 - 低ノイズｃｗ処理を伴った再構成可能な超音波アレイ - Google Patents

Description

本明細書に開示した主題は、全般的には再構成可能なセンサアレイに関し、また具体的には再構成可能な超音波トランスジューサアレイに関する。

対象の身体内部においてヒトの心臓の２次元（２Ｄ）画像をリアルタイムで作成するように構成した超音波センサアレイを有する多数のイメージングシステムを本最新技術によって開示している。こうしたイメージングシステムの典型的な用途には、例えば経食道心エコー図、心腔内心エコー図、脈管内超音波における介入的手技に関する診断及び監視が含まれる。

３次元（３Ｄ）画像をリアルタイムで作成することが可能なイメージングシステムは典型的には、対応する２Ｄイメージングシステムより大きなボリュームを占有するビーム形成用電子回路を利用しており、このためヒトの心臓をイメージングするために身体内部に配置するためには実用的でない。従来式の幾つかの超音波探触子はマイクロモータを利用して身体内部に配置した２Ｄトランスジューサを作動させ３Ｄイメージングボリュームをリアルタイムで収集している。しかしこれらのマイクロモータ探触子は電子ステアリング式の超音波探触子にある超音波ビームの機敏性を有しておらず、また完全に半導体製の探触子が提供する信頼性を示すことがない。

再構成可能なセンサアレイによれば、ビーム形成電子回路向けのサイズ及びパワーの要件を軽減するための方法が提供されるが、トランスジューサの位置に高電圧スイッチが使用される。したがってこうしたアレイは、そのデバイスが大サイズであるという難点があり、したがってより小型のサイズやより高いオン抵抗に制限され、これが無用な信号減衰や遅延に繋がっている。さらに、各トランスジューサ素子がローカルのパルス発生器回路により直接駆動される一方、その送信タイミング信号が低電圧スイッチ網を用いてアレイ全体にわたって分配されているようなパルス発生器スイッチマトリックスの使用が可能である。この解決法はＢモードイメージングではうまく機能する可能性があるが、高品質のドプライメージングでは適当なノイズ性能を有しないことがある。

米国特許第６，８６５，１４０号

本明細書において発明者らは、身体内部から心臓をイメージングする際に使用するための高品質でドプラ機能性の再構成可能な超音波アレイが必要であると認識している。

超音波トランスジューサ探触子は：その各々が低電圧送信経路を介して低電圧スイッチマトリックスに接続されたセル送信／受信スイッチを含んでいる送信及び受信機能を提供するための対応する１つの単位トランスジューサセルに対してその各々が関連付けされた超音波トランスジューサ素子からなるアレイと；外部生成の送信制御信号を該低電圧送信経路のうちの１つまたは幾つかに切り替えるための複数のマイクロエレクトロニクス・クロスポイントスイッチと、を備える。

超音波トランスジューサ探触子システムは：超音波トランスジューサ素子のアレイを含んだ探触子と；その対応する１つのセルに各超音波トランスジューサ素子を結合させている複数の単位トランスジューサセルと；超音波駆動器からの送信制御信号を各単位トランスジューサセル内の低電圧スイッチマトリックスまで伝達するための送信チャンネルラインであって、該低電圧スイッチマトリックスは低電圧電気経路を介して送信制御信号を対応する超音波トランスジューサ素子に切り替え可能に提供している送信チャンネルラインと；システムチャンネルラインにより各低電圧スイッチマトリックスに接続されたプログラミング回路と、を備える。

患者内部で介入的手技を監視するための方法であって、該方法は、再構成可能な超音波トランスジューサアレイを有する超音波トランスジューサ探触子を提供する工程と；該探触子を患者内部の関心領域までガイドする工程と；低電圧電気経路を介してスイッチマトリックスを通って送信制御信号をトランスジューサアレイまで提供する工程と；超音波トランスジューサ探触子が発生させた超音波ビームを電子式にステアリングするために再構成可能な超音波トランスジューサアレイに制御信号を提供する工程と；関心領域の３次元リアルタイム画像を取得するために超音波ビームを介して患者の内部をイメージングする工程と、を含む。

本実施形態に従った別のシステム及び／または方法は、添付の図面及び以下の詳細な説明を検討することにより当業者には明らかである、あるいは明らかとなるであろう。こうした追加的なシステム及び方法はすべて本発明の趣旨域内にあると共に、添付の特許請求の範囲により保護を受けるように意図している。

本発明の例示的な一実施形態によるプログラミング回路及び送信／受信システムと連絡した再構成可能な超音波トランスジューサアレイを有する探触子システムの図である。 図１の探触子システムで使用される２次元超音波トランスジューサ素子アレイの図である。 図２の２次元超音波トランスジューサ素子アレイの一部分の等角分解概略図である。 図２の再構成可能な超音波トランスジューサアレイ内でローカルの高電圧パルスタイミングを用いて超音波送信するように構成された図１の探触子システム内にある単位トランスジューサセルの例示的な一実施形態の概略図である。 図４の探触子システムの動作を表した流れ図である。 図２の再構成可能な超音波トランスジューサアレイ内で外部パルスタイミングを用いて超音波送信するように構成された図１の探触子システム内にある単位トランスジューサセルの例示的な一実施形態の概略図である。 図６の単位トランスジューサセル内で使用するように構成されたレベルシフターの図である。 図６の探触子システムの動作を表した流れ図である。

本発明は、比較的コンパクトで低パワーの超音波ビーム形成システムを用いて心臓の高品質のドプラ超音波画像を作成するための再構成可能なスイッチマトリックス式超音波探触子について記載している。本システムは、身体内部から心臓をイメージングするために特に有用である。このイメージング方法によれば、カテーテル式または内視鏡式の心エコー図イメージングで使用するために利用可能なイメージングボリュームの増大並びに信号対雑音比の改善を提供することができる。開示した探触子構成は、例えば１）可動部を使用しないので信頼度が向上すること；２）パワー用件がより低いこと；３）物理的なサイズがより小さいこと；４）超音波ビーム機敏性がより高いこと；５）より低コストで半導体実現されること；６）ドプライメージング機能の品質がより高いこと、を含むような幾つかの利点を提供することができる。

具体的には、本明細書に開示した再構成可能な超音波探触子によれば、例えば心腔内心エコー図（ＩＣＥ）探触子、脈管内超音波（ＩＶＵＳ）探触子、または経食道心エコー図（ＴＥＥ）探触子に適合させることが可能な再構成可能なアレイを提供することができる。この再構成可能アレイは、ローカルの高電圧パルス発生器を制御すること及びトランスジューサ自体を低電圧連続波（以下ではＣＷと呼ぶ）モードで駆動させることの両方のためにタイミング信号を利用する。低電圧の再構成可能アレイスイッチ網を介して論理レベルを超える電圧レベルを有する信号を渡すことができるようにレベルシフター回路を含めることがある。

ビームをアレイの前側で集束させるようなリング（または、ステアリング用のアーク）を実現するために所与の開口向けにスイッチマトリックスを構成することによって標準のＢモードイメージングが実施される。スイッチマトリックスの全体にわたって伝播させる低電圧タイミング信号に応答してアレイによって音響ビームが送信される。リングのそれぞれは、あるリングに接続されたすべての素子が同じ位相で音波を送信するような１つの一意の超音波送信チャンネルに対応する。各セルの内部には、低電圧信号をデコードすると共に超音波トランスジューサを駆動させる高電圧パルス発生器を制御するための駆動信号を発生させる弁別器が存在している。

本発明はさらに、通常であればそのデバイスに要求される論理レベルに従って許容される可能性があるものと比べてより大きい連続波超音波パルスの低電圧スイッチ網を介した送信を超音波ビーム形成システムに対して可能にさせるスイッチゲート駆動レベルシフター回路を提供する。この方法では、ローカルのパルス発生器及びタイミング回路を回避することによって高品質で非常に低ノイズの送信タイミング信号を用いた血流イメージングの制御が可能である。

図１は、本発明の一態様による探触子システム１０を表している。探触子システム１０は、（ｉ）１つの送信チャンネルライン１４を形成する複数の「Ｎ個」のアナログ経路を介して送信／受信システム１２と電子的に連絡し、また（ｉｉ）１つのシステムチャンネルライン１８を形成する複数の「Ｍ」個のディジタル経路を介してプログラミング回路１６と電子的に連絡した超音波トランスジューサ探触子２０を含む。プログラミング回路１６は、超音波トランスジューサ探触子２０内のスイッチをプログラムして、「ＯＮ」状態か「ＯＦＦ」状態にあるように、あるいは「ＮＯ＿ＣＨＡＮＧＥ」の状態にさせるように機能する。このスイッチ構成は、カテーテルスリーブ２８内に配置させてもよい再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０が発生したビームを電子式に方向付けるように機能する。このプログラミング回路１６は、さらに、再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０により、超音波ビーム形成を構成し制御し、また、患者（図示せず）内部から反射された超音波により得られる如き超音波イメージング情報を受信するために使用してもよい。

再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０は、１次元素子アレイ（図示せず）、または図２において１２個の超音波トランスジューサ素子３４からなる超音波トランスジューサ素子アレイ３２で示したような２次元アレイを含むことがあり、この超音波トランスジューサ素子アレイ３２内においてその超音波トランスジューサ素子３４の各々はそれぞれの超音波トランスジューサ素子３４上に配置させた対応する１つの単位トランスジューサセル４０に関連付けされると共に、これを介して制御を受けている。単位トランスジューサセル４０はさらに、超音波トランスジューサ素子３４からのデータ読み出しのためにも使用されることがある。超音波トランスジューサ素子３４は例えば、圧電トランスジューサ（ＰＺＴ）や容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ（ｃＭＵＴ）を含むことがある。再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０のサイズが比較的小さいことによって、イメージング手技中にヒトの心臓房室内部などの狭いキャビティ内部に超音波トランスジューサ探触子２０を配置することが可能となる。

例示的な一実施形態では各超音波トランスジューサ素子３４は、超音波トランスジューサ素子アレイ３２内で稠密充填構成を提供するように形状を実質的に６角形としているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、１次元や２次元の別の超音波トランスジューサ素子アレイ幾何学構成が使用されることがあり得る。作用表面３８（すなわち、超音波トランスジューサ素子アレイ３２の放出表面）は、超音波トランスジューサ素子アレイ３２を成すトランスジューサ素子３４の個々の表面の集合によって画定されることがある。作用表面３８は、超音波ビームの放出と超音波ビームエコーの受信の両方を行うと共に、指定の超音波波形構成で機能するように実質的に平面状、凸状、または凹状とすることがある。

別法として作用表面３８は、超音波トランスジューサ素子アレイ３２の製作の柔軟性を高めるために平面状、凸状または凹状の表面セクションを接続した表面を成すことがある。超音波トランスジューサ素子アレイ３２内の複数の超音波トランスジューサ素子３４は、以下で詳細に説明する参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする本願譲受人に譲渡された「Ｍｏｓａｉｃ ａｒｒａｙｓ ｕｓｉｎｇ ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ」と題する米国特許第６，８６５，１４０号に開示されているようなスイッチマトリックスの形をした一連のマイクロエレクトロニクススイッチによって相互接続させることがある。

図示した例示的な実施形態では超音波トランスジューサ素子アレイ３２は、１２個の超音波トランスジューサ素子３４を３つの横列の形で配列させて含んでいるが、超音波トランスジューサ素子アレイ３２については希望する具体的な超音波用途に応じて、トランスジューサ素子の横列数をより多くしたり少なくしたり、あるいは各横列内の超音波トランスジューサ素子数をより多くしたり少なくしたりした１次元または２次元の任意の構成を使用できることを理解すべきである。代替的な例示的実施形態（図示せず）では、トランスジューサ素子アレイ３２は超音波トランスジューサ素子３４からなる３２×３２アレイを成すことがある。再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０によれば、超音波トランスジューサ探触子２０（図１参照）の動作時に所望の音響送信及び受信パターンを提供するために選択した超音波トランスジューサ素子３４の群を動的に接続及び再接続することが可能となることは当業者であれば理解されよう。

再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０に対しては複数のマイクロエレクトロニクス・クロスポイントスイッチ（ここでは、クロスポイントスイッチ５２、５４及び５６で例示している）を介して制御信号が提供される。すなわち、各トランスジューサ素子横列３６ごとに１つのクロスポイントスイッチを使用することができる。クロスポイントスイッチ５２、５４及び５６のそれぞれは、送信チャンネルライン１４内の１つまたは複数のアナログ経路を、それぞれのＴ／Ｒバス２２、２４及び２６内の１つまたは複数の送信／受信（Ｔ／Ｒ）ラインに接続するように機能する。したがってＴ／Ｒバス２４は例えば、共通のトランスジューサ素子横列３６内にあるそれぞれの超音波トランスジューサ素子３４に関連付けされた一連の単位トランスジューサセル４０に対して送信／受信システム１２を接続する。

図３の等角分解概略図により詳細に示しているように、送信／受信システム１２が送信チャンネルライン１４を介して単位トランスジューサセル４０にアナログ信号を提供しており、またプログラミング回路１６はシステムチャンネルライン１８を介してディジタル信号を提供している。送信／受信システム１２は、送信制御信号発生器６０及び任意選択の受信器６８を備えることがある。送信制御信号発生器６０は、送信チャンネルライン１４を介して再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０に送信信号を選択的に提供するために、信号発生器６４、超音波駆動器６６及び送信／受信スイッチ６２を含むことがある。図示を明瞭にするために再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０のうちのトランスジューサ素子横列３６を１つだけ図示していることに留意されたい。

送信／受信スイッチ６２は、選択した単位トランスジューサセル４０及び超音波トランスジューサ素子３４に対する信号発生器６４からの信号の送信を可能にすること、あるいは収集した信号を超音波受信器６８に提供することのいずれかをするように状態を変化させることが可能である。超音波トランスジューサ素子横列３６内の各超音波トランスジューサ素子３４はさらにローカルの接地５８を有することがある。デコード処理及び高インピーダンスの高電圧送信器の使用の結果として、再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０内に位相ノイズ及びタイミング誤差が生成されることがあることは当業者であれば理解できよう。こうした位相ノイズ及び伝播誤差は、例えばドプラ処理を用いて血流を画像化しようとする際に特に有害となる可能性がある。したがって、ノイズを低減するためには以下に開示したように、システムチャンネルライン１８と連絡した低電圧信号経路によって超音波トランスジューサ素子３４に送信信号を提供する高電圧電気経路を回避することが有利である。

図４には、単位トランスジューサセル４０がローカルの高電圧パルスタイミングを用いて超音波送信向けに構成されている探触子システム１０の例示的な一実施形態の概略を示している。図示を明瞭にするためクロスポイントスイッチ５２、５４及び５６は図示していない。プログラミング回路１６からのディジタル制御信号８２はシステムチャンネルライン１８上の低電圧スイッチマトリックス４６に提供されることがある。送信制御信号発生器６０からのアナログ送信信号８４は、送信チャンネルライン１４上の低電圧スイッチマトリックス４６に提供されることがある。ローカルの送信制御発生器４２は、セル送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ４８を介して超音波トランスジューサ素子３４に送信信号８６が提供されたときに高電圧パルス送信器４４の動作を制御するように機能する。

低電圧スイッチマトリックス４６は、例えばＣＭＯＳデバイスを用いて約２．５〜５．０ボルトの範囲で動作することがある。低電圧スイッチマトリックス４６は、単位トランスジューサセル４０内のセルＴ／Ｒスイッチ４８にアナログ送信信号８４を渡し、これにより対応する超音波トランスジューサ素子３４の動作を制御するように切り替えることが可能である。低電圧スイッチマトリックス４６に対してかつセルＴ／Ｒスイッチ４８に対して送信制御信号発生器６０を接続している電気経路によって低電圧送信経路７４を規定することがある。したがって送信／受信信号８８は、低電圧スイッチマトリックス４６と超音波トランスジューサ素子３４の間を低電圧送信経路７４を介して伝播することがある。

単位トランスジューサセル４０内のローカルの送信制御発生器４２は、例えばＢモードやパルス波（ＰＷ）ドプラモードで動作することがある高電圧パルス送信器４４を制御するためのパルス送信信号７２を提供することがある。Ｂモードイメージングは、２次元や３次元断層画像として表示させるためのデータを収集するために、１〜１０パルスなど比較的少ない数のパルスからなる反復式パターンを標準の速度（すなわち、パルス繰返し周波数）で送信することを含むことは当業者であれば理解されよう。これに対してＰＷドプラ動作は血流情報などの速度データを取得するために使用することが可能である。Ｂモードイメージングは、後で探触子をＰＷモードで動作させる前に探触子をガイドするために使用できることは当業者であれば理解できよう。高電圧パルス送信器４４からの送信信号８６は、約３０〜約５００ボルトの範囲とすることがある。ローカルの送信制御発生器４２からセルＴ／Ｒスイッチ４８までの電気経路は高電圧送信経路７６を規定することがある。セルＴ／Ｒスイッチ４８はさらに、高電圧パルス送信器４４が発生させた高電圧送信信号から低電圧スイッチマトリックス４６を分離させるように機能することがある。低電圧送信経路７４上の高品質で低ノイズの送信タイミング信号によって、高電圧送信経路７６上のローカルの送信制御発生器４２から信号が回避されることが理解できよう。

例示的な一動作モードにおいて探触子システム１０は、図５に示したような流れ図１００に従って機能することがある。工程１０２において、ローカルの送信制御発生器４２はセルＴ／Ｒスイッチ４８が確実に送信モードとなっていることを確認するまたは保証する。工程１０４において、プログラミング回路１６は再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０向けの超音波送信パターンを指定することがある。超音波トランスジューサ素子アレイ３２内の単位トランスジューサセル４０にある低電圧スイッチマトリックス４６に対して対応するディジタル制御信号８２が提供される。工程１０６において、各低電圧スイッチマトリックス４６内のスイッチは、状態を「ＯＮ」や「ＯＦＦ」に変化させるように、あるいは「ＮＯ＿ＣＨＡＮＧＥ」制御信号に応答して状態を不変に保つようにプログラムされる。工程１０２、１０４及び１０６は任意の順序で実行することや、同時に実行することができることを理解すべきである。

プログラミング回路１６は次に判断ブロック１０８において、再構成可能な超音波アレイ３０をＣＷモードとＰＷモードのいずれで動作させるのかを決定する。ＣＷモードでは工程１１０において、低電圧スイッチマトリックス４６にアナログ送信信号８４が提供される。対応するスイッチが低電圧スイッチマトリックス４６内で「ＯＮ」状態であれば、アナログ送信信号８４は低電圧送信経路７４上のセルＴ／Ｒスイッチ４８を通って伝えられる。ＰＷモードでは工程１１２において、高電圧パルス送信器４４によって高電圧送信経路８６上に信号が送信される。ＣＷモードとＰＷモードのいずれの場合も、工程１１４において超音波トランスジューサ素子３４は「発火（ｆｉｒｅ）」する。受信器は超音波エコーの有無を「聴取」すると共に、判断ブロック１１６においてイメージングセッションが未完であると判定されると、処理は工程１０８〜１１４を反復する。そうでなければ工程１１８において、制御はプログラミング回路１６に戻る。

図６には、単位トランスジューサセル８０が外部パルスタイミングを用いて超音波送信向けに構成されている探触子システム１０の代替的な例示的実施形態の概略図を示している。図２に示した１つまたは複数の単位トランスジューサセル４０向けには、再構成可能な超音波トランスジューサアレイ３０内で単位トランスジューサセル４０と単位トランスジューサセル８０のいずれも使用できることを理解すべきである。単位トランスジューサセル８０内のレベルシフター弁別器９２は低電圧送信制御信号９６に応答して提供されたパルス発生器制御信号９４を介して高電圧パルス送信器４４を制御するように機能する。パルス発生器制御信号９４は、高電圧パルス送信器４４まで低電圧パルス発生器制御経路７８を介して送信されることがある。上述の単位トランスジューサセル４０の場合と同様に、送信信号８６は引き続いて超音波トランスジューサ素子３４に渡る。

送信制御信号発生器６０が発生させたアナログ送信信号８４は、単位トランスジューサセル９０内の低電圧スイッチ４６に提供されることがある。低電圧スイッチ４６は、アナログ送信信号８４がセルＴ／Ｒスイッチ４８に伝えられている第１の構成に切り換ることができる。アナログ送信信号８４は上述した図５の場合と同様に流れ図１００に記載したように機能する。代替的な送信動作モードの１つでは低電圧送信制御信号９６は低電圧スイッチマトリックス４６に提供されることがある。したがって低電圧スイッチ４６は、レベルシフター弁別器９２を介してパルス発生器制御信号９４を送信するために低電圧制御経路７８が設けられている第２の構成に切り換ることができる。

低電圧スイッチマトリックス４６は、図７においてより詳細に示したようなスイッチゲート駆動レベルシフター１２２を含むことがある。スイッチゲート駆動レベルシフター１２２に対してシステムチャンネルライン１８を介して、概ね３．３ボルトとすることが可能な論理入力信号１２４が提供されることがある。スイッチゲート駆動レベルシフター１２２は、低電圧スイッチマトリックス４６内のマトリックスＦＥＴ１２８に約５．０ボルトの論理信号１２６を出力することがある。一方マトリックスＦＥＴ１２８は、セルＴ／Ｒスイッチ４８に対して低電圧送信経路７４を介してアナログ送信信号８４を伝えるように機能する。この構成によれば、送信制御信号発生器６０に対して低電圧スイッチマトリックス４６を通して連続波超音波パルスを送信させることが可能であり、この際にその連続波超音波パルスは、低電圧スイッチマトリックス４６によって処理したとした場合の信号電圧と比べてその電圧がより大きくなる（例えば、約−５．０ボルト〜＋５．０ボルトとなる）。

探触子システム１０は、単位トランスジューサセル８０を代替的な送信モードで動作させるように構成したときの流れ図１３０（図８参照）に従って機能させることができる。工程１３２においてプログラミング回路１６は、セルＴ／Ｒスイッチ４８が送信モードにあることを確認する。超音波トランスジューサ素子アレイ３２内の単位トランスジューサセル８０にある低電圧スイッチマトリックス４６に対して対応するディジタル制御信号８２及び低電圧送信制御信号９６が提供される。工程１３４において各低電圧スイッチマトリックス４６内のスイッチは、状態を「ＯＮ」や「ＯＦＦ」に変化させるように、あるいは「ＮＯ＿ＣＨＡＮＧＥ」制御信号に応答して状態を不変に保つようにプログラムされる。工程１３４は工程１３２の前に実行されることもあることを理解すべきである。

プログラミング回路１６は次に判断ブロック１３６において、再構成可能な超音波アレイ３０をＣＷモードとＰＷモードのいずれで動作させるのかを決定する。ＣＷモードでは工程１３８において、低電圧スイッチマトリックス４６にアナログ送信信号８４が提供される。対応するスイッチが低電圧スイッチマトリックス４６内で「ＯＮ」状態であれば、アナログ送信信号８４は低電圧送信経路７４上のセルＴ／Ｒスイッチ４８を通って伝えられる。ＰＷモードでは工程１４０において、送信制御信号発生器６０内で発生させた低電圧送信制御信号９６が低電圧スイッチマトリックス４６を通ってレベルシフター弁別器９２に伝播される。低電圧送信制御信号９６の受信に応答して高電圧パルス送信器４４は、工程１４２において高電圧送信経路８６上に信号を送信すると共に、工程１４４において超音波トランスジューサ素子３４を「発火」させる。受信器は超音波エコーの有無を「聴取」すると共に、判断ブロック１４６においてイメージングセッションが未完であると判定されると処理は工程１３６〜１４４を反復する。そうでなければ、工程１４８において制御はプログラミング回路１６に戻る。

本発明について例示的な一実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であること、またその要素を等価物により代替可能であることは当業者であれば理解されよう。さらに、本発明の趣旨を逸脱することなくある具体的な状況に適応させるように本発明の教示に多くの修正をすることができる。したがって、本発明は本発明の実施について開示した実施形態に限定させるように意図しておらず、本発明は添付の特許請求の範囲に属するすべての実施形態を含むように意図している。さらに「少なくとも１つの」という用語の使用はある群の構成要素のうちの１つまたは幾つかの意味である。

この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。

１０ 探触子システム
１２ 送信／受信システム
１４ 送信チャンネルライン
１６ プログラミング回路
１８ システムチャンネルライン
２０ 超音波トランスジューサ探触子
２２ Ｔ／Ｒバス
２４ Ｔ／Ｒバス
２６ Ｔ／Ｒバス
２８ カテーテルスリーブ
３０ 再構成可能な超音波トランスジューサアレイ
３２ 超音波トランスジューサ素子アレイ
３４ 超音波トランスジューサ素子
３６ トランスジューサ素子横列
３８ 作用表面
４０ 単位トランスジューサセル
４４ 高電圧パルス送信器
４６ 低電圧スイッチマトリックス
４８ セル送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ
５２ クロスポイントスイッチ
５４ クロスポイントスイッチ
５６ クロスポイントスイッチ
６０ 送信制御信号発生器
６２ 送信／受信スイッチ
６４ 信号発生器
６６ 超音波駆動器
６８ 受信器
７２ パルス送信信号
７４ 低電圧送信経路
７６ 高電圧送信経路
８０ 単位トランスジューサセル
８２ ディジタル制御信号
８４ アナログ送信信号
８６ 高電圧送信経路
９０ 単位トランスジューサセル
９２ レベルシフター弁別器
９４ パルス発生器制御信号
９６ 低電圧送信制御信号
１２２ スイッチゲート駆動レベルシフター
１２６ 論理信号
１２８ マトリックスＦＥＴ

Claims (10)

1. 各々のトランスデューサ素子（３４）が、対応する１つの単位トランスジューサセル（４０）と関係付けられて送信及び受信機能を提供する、このような超音波トランスジューサ素子（３４）の複数個から成るトランスデューサ素子アレイであって、各々の単位トランスジューサセル（４０）が、低電圧送信経路（７４）を介して低電圧スイッチマトリックス（４６）に接続されている１つのセル送信／受信スイッチ（４８）を含むところの、トランスデューサ素子アレイと、
   外部生成のアナログ送信信号（８４）を、前記低電圧送信経路（７４）のうちの１つまたは幾つかに切り替えるための複数のマイクロエレクトロニクス・クロスポイントスイッチ（５２）と、
   を備える超音波トランスジューサ探触子（２０）。
2. 前記マイクロエレクトロニクス・クロスポイントスイッチは、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えることによって、あるいはＮＯ＿ＣＨＡＮＧＥ信号に応答して状態を切り替えないことによって外部提供のプログラミング回路（１６）信号に応答している、請求項１に記載の超音波トランスジューサ探触子。
3. 前記低電圧スイッチマトリックスは前記アナログ送信信号を前記超音波トランスジューサ素子に選択的に送信するように機能する、請求項１に記載の超音波トランスジューサ探触子。
4. 前記単位トランスジューサセルはさらに、前記対応する超音波トランスジューサ素子に高電圧パルス（８６）を提供するための高電圧パルス送信器（４４）を備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波トランスジューサ探触子。
5. 前記単位トランスジューサセルはさらに、前記高電圧パルス送信器を制御するためにローカルの送信制御発生器（４２）とレベルシフター弁別器（９２）のうちの一方を備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波トランスジューサ探触子。
6. 前記単位トランスジューサセルはさらに、前記ローカルの送信制御発生器からのパルス送信信号（７２）を前記高電圧パルス送信器に渡すための高電圧送信経路（７６）を備える、請求項５に記載の超音波トランスジューサ探触子。
7. 前記単位トランスジューサセルはさらに、前記レベルシフター弁別器を介して前記高電圧パルス送信器に外部提供のパルス発生器制御信号（９４）を渡すための低電圧パルス発生器制御経路（７８）を備える、請求項５に記載の超音波トランスジューサ探触子。
8. 前記単位トランスジューサセルは、前記アナログ送信信号を前記セル送信／受信スイッチに渡すように機能するＦＥＴ（１２８）に対して論理レベル信号を出力するためのスイッチゲート駆動レベルシフター（１２２）を備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波トランスジューサ探触子。
9. 前記超音波トランスジューサ素子アレイは、３２×３２の超音波トランスジューサ素子アレイを含む、請求項１に記載の超音波トランスジューサ探触子。
10. 前記超音波トランスジューサ素子の１つまたは幾つかは圧電トランスジューサと容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサのうちの一方を含む、請求項１乃至３及び請求項５のいずれかに記載の超音波トランスジューサ探触子。

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