[發(fā)明專利]用于超聲換能器的高電壓電源的主動(dòng)分布

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680063983.0
• 申請(qǐng)日: 2016-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108472007B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·K·勒杜;B·J·薩沃德;M·C·布拉德肖二世
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號(hào): A61B8/00
• 分類號(hào): A61B8/00;B06B1/02;G01S7/52
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

超聲換能器探頭的換能器的高電壓驅(qū)動(dòng)由主動(dòng)電源提供，所述主動(dòng)電源借助于反饋來(lái)監(jiān)測(cè)被供應(yīng)到所述換能器的所述高電壓，并且通過(guò)將電荷從電容器耦合到所述探頭的所述高電壓電源線來(lái)對(duì)高電壓傳輸期間的電壓中的下降做出響應(yīng)，從而防止所述高電壓中的陡峭下降。優(yōu)選地，所述主動(dòng)電源和所述電容器被定位在所述探頭連接器外殼中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)診斷超聲成像，并且具體而言，涉及對(duì)超聲換能器探頭進(jìn)行供電。

背景技術(shù)

超聲換能器探頭(諸如被用于3D成像的那些超聲換能器探頭)可以具有被定位在探頭中并且被耦合到換能器陣列(傳感器)的發(fā)射電路，其利用來(lái)自被定位在超聲系統(tǒng)中的電源的能量來(lái)激發(fā)換能器元件。對(duì)于一些成像模態(tài)(諸如剪波彈性成像或PW多普勒)而言，并且對(duì)于被用于治療性應(yīng)用的探頭而言，前端電路可以要求比系統(tǒng)電源所能夠供應(yīng)的電流更高的電流。由探頭抽取這些高電流的嘗試可能導(dǎo)致將驅(qū)動(dòng)電壓提供到前端和換能器的高電壓電源的電壓水平的下降，其繼而導(dǎo)致發(fā)射超聲的聲壓的下降，其使成像和治療效果劣化。補(bǔ)償該問(wèn)題的一個(gè)方法是被動(dòng)方法，其是將大電容耦合到高電壓電源線。國(guó)際專利公開(kāi)WO?2013/179179描述了一種被耦合到探頭的高電壓電源線并且被定位在超聲系統(tǒng)主機(jī)、換能器的系統(tǒng)連接器和/或在探頭外殼中的大電容器組(100μF到1000μF)的使用。當(dāng)探頭開(kāi)始在發(fā)射階段期間抽取額外電流時(shí)，被存儲(chǔ)在電容器組中的電荷補(bǔ)充來(lái)自電源的電荷，維持期望的電壓水平。

然而，該方法并不是沒(méi)有其缺點(diǎn)，其包括放置物理上相當(dāng)大的電容器組。當(dāng)其期望將電容器組定位在探頭自身中時(shí)，出于人體工學(xué)原因并且可能地還有探頭的應(yīng)用(例如，需要適配在食道中的TEE探頭)可用空間量是有限的。當(dāng)期望將電容器組定位在換能器的連接器中時(shí)，電容器組的物理大小被更好地調(diào)節(jié)，但是換能器線纜的電阻變?yōu)橹萍s因素。例如，如果成像模態(tài)可以容忍要求5A的發(fā)射脈沖期間的1伏特下降，則線纜電阻需要小于0.2Ω。如果針對(duì)3D換能器探頭的典型的兩米長(zhǎng)線纜通過(guò)具有2歐姆的電阻的一對(duì)導(dǎo)體來(lái)分布發(fā)射功率，則由線纜導(dǎo)致的電壓降落是可接受的下降的電壓降落的十倍。這可以通過(guò)增加線纜導(dǎo)體的數(shù)目或者直徑來(lái)克服，但是這將使線纜更不靈活、更昂貴并且要求新線纜的開(kāi)發(fā)。其還可以增加線纜的末尾處的接線連接器的大小。因此，在不妥協(xié)超聲系統(tǒng)和探頭的其他方面的情況下解決高電流電壓降落問(wèn)題是期望的。

發(fā)明內(nèi)容

在一些方面中，本發(fā)明包括超聲成像系統(tǒng)，所述超聲成像系統(tǒng)包括主動(dòng)電源向超聲探頭中的陣列換能器提供電力。例如，所述超聲成像系統(tǒng)可以包括：超聲換能器，其被定位在探頭外殼中；主動(dòng)電源，其具有被耦合到高電壓電源的輸入部和被耦合到所述超聲換能器的輸出部；以及電壓反饋線，其被耦合在所述超聲換能器與所述主動(dòng)電源之間。所述主動(dòng)電源可以被配置為基于來(lái)自所述電壓反饋線的反饋電壓來(lái)調(diào)節(jié)被供應(yīng)到所述超聲換能器的輸出電壓。

在特定方面中，所述主動(dòng)電源(其通過(guò)所述換能器線纜中的導(dǎo)體將能量供應(yīng)到所述探頭)可以被定位在所述成像系統(tǒng)中的各個(gè)位置，例如在超聲系統(tǒng)主機(jī)中、所述換能器探頭自身中或者在所述換能器探頭的連接器中。

在一些方面中，所述主動(dòng)高電壓電源可以被耦合到電容器組，所述電容器組被充電到較高的電壓。所述電容器組可以在操作期間放電幾十伏特，但是所述主動(dòng)電源維持所述換能器前端處的對(duì)于成像可接受的較高范圍內(nèi)的所述電壓。所述主動(dòng)電源從所述信號(hào)路徑中更接近于所述傳感器的點(diǎn)接收反饋并且誤差放大器將所述反饋信號(hào)與要么在所述連接器上生成要么由所述超聲系統(tǒng)所提供的參考進(jìn)行比較。響應(yīng)于所述誤差放大器輸出，所述主動(dòng)電源改變其輸出以補(bǔ)償由所述前端傳感器提出的所述負(fù)載中的所述改變。所述電容器組提供足夠的電荷以用于所述主動(dòng)電源來(lái)貫穿所述發(fā)射激發(fā)的所述持續(xù)時(shí)間提供由所述傳感器所需要的所述電流。所述電容器組的所述電壓可以對(duì)于所述主動(dòng)電源足夠高以貫穿所述發(fā)射間隔維持所述換能器處的期望的電壓。所述主動(dòng)電源的所述使用允許使用幾百微法拉的量級(jí)的所述電容器組而不是在所述被動(dòng)情況中的幾千微法拉的量級(jí)，因?yàn)槠潆妷合陆悼梢允潜人鰮Q能器前端處的所述電壓多出很多伏。

附圖說(shuō)明

在附圖中：