[发明专利]用于驱动超声换能器头的超声换能器组件和方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声换能器组件，并且涉及用于驱动超声换能器头的方法。

背景技术

在剪切波的超声成像的领域中，使用如US7252004中描述的具有两个不同能级的超声激励是已知的。称为“推动脉冲”的第一高能量激励被用来激励组织中的运动。一系列接下来的低能量激励被用来形成最终的组织运动的图像。图像引导的超声治疗也需要具有两个不同能级的激励，一个用于治疗而另一个用于成像。期望采用如US6013032中描述的用于三维成像的换能器来执行剪切波成像或者治疗。用于3D成像的这些换能器具有嵌在换能器组件内的发射激励电路。已知超声成像系统具有基站和经由柔性线缆被连接到基站的分开的换能器头。通过连接线缆从基站向换能器头内的发射激励电路提供电能以驱动超声换能器。

已知不同的超声换能器激励是用于不同的应用的，例如用于成像、诊断、治疗，并且剪切波推动脉冲具有不同的功耗。由于电源和连接线缆的技术限制，提供到换能器头的功率谱是低的，并且因此，换能器头内的不同超声换能器激励的可能的组合限于各自的功耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种经改进的包括超声换能器头的超声换能器组件，以及一种用于驱动超声换能器头的对应的驱动方法，所述超声换能器头具有大功率谱以驱动具有不同功耗的不同超声换能器激励。

根据本发明的一个方面，提供了一种超声换能器组件，所述超声换能器组件包括：

-超声换能器头，

-电导体，其用于将所述换能器头连接到基站的电气电源，并且用于将电功率从所述电源传输到所述换能器头，

-连接器元件，其用于将所述电导体连接到所述电源，并且用于从所述电源接收输入电压，以及

-电容器，其被电气连接到或者能电气连接到所述电导体以用于储存电荷，其中，所述电容器具有大于或等于100μF的电容。

根据本发明的另一方面，提供了一种超声换能器组件，所述超声换能器组件包括：

-超声换能器头，

-电导体，其用于将所述换能器头连接到基站的电气电源，并且用于将电功率从所述电源传输到所述换能器头，

-连接器元件，其用于将所述电导体连接到所述电源，并且用于从所述电源接收输入电压，其中，所述电导体包括多个分开的并联连接线缆以用于减小所述电导体的电阻和电感。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于驱动超声换能器头的驱动方法，所述驱动方法包括以下步骤：

-借助于电导体来将所述换能器头连接到电源，

-将具有大于或等于100μF的电容的充电电容器连接到所述电导体，

-以第一功率水平来从所述电源向所述超声换能器头提供电功率，并且

-以高于第一功率水平的第二功率水平来从所述电源向所述超声换能器头提供电功率。

根据本发明的又一方面，提供了一种超声装置，所述超声装置包括基站，所述基站包括一个或多个电源单元以及如根据本发明所提供的超声换能器组件。

在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解要求保护的方法具有如要求保护的设备并且如从属权利要求中定义的相似和/或相同的优选实施例。

本发明是基于这样的想法的，即，向包括具有不同功耗的不同超声换能器激励的超声换能器头提供足够的功率，以使得从所述电源向所述换能器头提供的所述电功率必须被从一个功率水平切换到另一个功率水平。当从较低的功率水平切换到较高的功率水平时，所述供电电压下降并且电导体中的电流增大到线缆连接器插针的额定电流以上。借助于具有大于100μF的电容的充电电容器，可以在没有显著的电压下降并且没有显著的电流的增大的情况下实现不同功率水平之间的切换，这是由于在功率水平增高之前所述电容器借助于供电电压缓慢地充电。因此，可以向所述换能器头提供增大的功率分布，并且因此具有不同功耗的不同的超声换能器可以被集成在换能器头中。

根据本发明的所述第二方面，通过提供具有借助于多个分开的并联连接线缆而优选地减小4倍的减小的电阻和减小的电感的连接线缆，减小在将较低的功率水平切换到较高的功率水平期间的所述电压下降和所述电流的增大。因此可以增大所述功率分布，并且可以将具有不同功耗的不同超声换能器集成在所述换能器头中。

总体上说，本发明可以向所述换能器头提供适当的功率，所述适当的功率具有足够高的功率以在保持与针对较低功率设计的标准成像超声系统的兼容性的同时利用最小的电源减弱来激励例如推动脉冲或治疗激励。