專利名稱：模塊化超聲診斷儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及超聲診斷儀器。本發明更特別描述一種模塊化系統，包括一個用于數據處理、波束形成和系統運行的移動核心模塊，以及能夠連接核心模塊、提供超聲診斷過程中所需的輔助特性和與外圍設備的連接性的輔助模塊。
背景技術：
現代超聲診斷系統是龐大復雜的儀器。當今的高級超聲系統雖然安裝在車內能夠移動，但仍然有幾百磅重。過去，由高級技術實驗室有限公司生產的超聲系統，如ADR 4000超聲系統，是較小的臺式設備，大小如一臺個人計算機。但是這種設備缺少當今高級超聲系統所具有的很多高級特性，例如彩色多普勒成像和三維顯示功能。
明智的在ASIC器件上使用功率和信號處理，使較小的系統能夠突破使用機械換能器或模擬芯片組的較小老式系統中的特性限制。數字波束形成和高級處理現在可由SonoSite有限公司和本發明的共同受讓人在較小的系統上使用，例如SonoHeart Elite。手持設備的成功產生了開始提供更高級特性的有競爭力的產品。但是，使用小型手持設備需要在顯示器尺寸和電池壽命方面折衷選擇。基于車載的設備為用戶提供了全尺寸CRT監視器的奢侈配置，以及配備好大量外圍設備。手持設備提供了便攜性，但是受限于要安裝在其機箱內這一特性。一些手持設備組合提供了一個到在附加車輛中的附加外圍設備的接口，但這增加了設備成本，需要用戶從手持設備的生產商購買專用設備。
因此，仍然需要一種提供輕量移動性的優點，并結合傳統限于較大車載系統的高級功能的超聲診斷儀器。
另外需要一種更為經濟的超聲診斷系統，使小型用戶和機構能夠購買具有用戶或機構所需功能的超聲設備，而不必為用戶或機構不使用的其它特性支付費用。
另外仍然需要設備是可便攜的，而且仍然對從一個地方運輸到另一個地方期間由于掉落或推擠而產生的震動損壞有很好的抵抗力。
發明內容
本發明涉及一種在多種環境中使用的模塊化超聲診斷儀器。在第一實施方案中，公開的模塊化超聲診斷儀器包括一個核心單元、一個系統電子組件和至少一個I/O端口。核心單元是一個包含系統電子組件的外殼。系統電子組件具有一個或多個級聯功能并且包括一個前端發送/接收電路、一個處理器、一個用于掃描轉換的后端電路、一個系統時鐘和一個可編程系統存儲設備。還有至少一個I/O端口，連接到系統電子組件的前端和后端，并伸出核心單元外殼，其中所有系統數據處理信息通過至少一個I/O端口來發送或接收。
在第二實施方案中，模塊化超聲診斷儀器包含在一個重量小于10磅(4.5公斤)的蛤殼式機殼中，該機殼還包括一個底部單元，包括一個系統電子組件、一個電池、多個基本上位于所述底部單元上表面的用戶接口元件、至少一個與所述系統電子組件電子通信并伸出該機殼的I/O端口連接器；一個以鉸鏈連接到所述底部單元的頂部單元，包括一個視頻顯示屏；以及一個用于容納一個換能器連接器的孔，該孔基本上位于底部單元的底面上。
在本發明的另一個方面，公開了一種將外圍設備連接到模塊化超聲診斷儀器的小型擴展臺(mini dock)，該小型擴展臺包括一個插座外殼；多個安裝在插座外殼中的外圍設備端口，每個外圍設備端口連接到一個或多個與插座電通信的獨立電連接器；以及一個易松開的、與模塊化超聲診斷儀器的一個I/O端口匹配的插座，該插座能夠與多個外圍設備端口電子通信。
本發明的另一個方面是一種將多個外圍設備連接到一個模塊化超聲診斷儀器的擴展站(docking station)，擴展站包括一個具有一個外殼、與一個插座電子通信的多個外圍設備端口的小型擴展臺，小型擴展臺固定在一個底座上；一個底座，具有一個將模塊化超聲儀器導入與小型擴展臺對準的裝置和一個將模塊化超聲診斷儀器固定到小型擴展臺上的裝置；以及一個電源，嵌入到底座中并與小型擴展臺電子通信，以便能夠通過小型擴展臺從電源向模塊化超聲儀器供電。
模塊化超超聲診斷儀器的另一個方面是一種多換能器連接器模塊(多插頭插座模塊)，包括一個外殼，外殼具有一個與用于模塊化超聲診斷儀器上的換能器連接器的孔匹配的凸起連接器，多換能器連接器具有與多個換能器連接器(各使用一個凸起連接器適配器)相配接合的多個凹口連接器，外殼為每個凹口連接器提供一個開關，操作員可以在任何特定時刻通過該開關選擇哪個換能器連接到超聲設備供使用。選擇要使用的換能器的開關可以是一個機電式開關，或通過模塊化超聲診斷儀器的用戶接口控制的軟件實現的開關。
本發明的又一個方面是一種和模塊化超聲診斷儀器一起使用的移動擴展站，包括一個帶有多個腳輪的底座，其中至少一個所述腳輪能夠鎖定；一個安裝在所述底座上的塔架；一個基本上位于塔架頂部附近的擴展站，擴展站能夠可分離地容納一個模塊化超聲診斷儀器；以及一個用于多個外圍設備的凹槽，遵照人機工程學放置在所述塔架中，使用戶能夠在超聲診斷掃描過程期間方便地操作模塊化超聲診斷儀器和眾多外圍設備。
模塊化超聲診斷儀器還包括一種超聲診斷檢查系統，包括一個模塊化超聲診斷儀器，模塊化超聲診斷儀器具有一個容納一個換能器連接器、一個采樣數據波束形成器和組合信號處理電子設備的孔和至少一個I/O端口，模塊化超聲診斷儀器可分離地連接到一個小型擴展臺；小型擴展臺具有多個外圍設備端口和一個可分離地接合所述I/O端口的插座；以及一個用于模塊化超聲診斷儀器的移動擴展站、一個塔架、多個用于外圍設備的凹槽和底座；其中模塊化超聲診斷儀器在從該系統取出時可以用作便攜式超聲診斷設備，或者在與所述小型擴展臺電子通信的時候用作超載型超聲系統。
圖1A以框圖形式說明了一種手持超聲系統的結構。
圖1B顯示了本發明的一個核心單元模塊。
圖1C顯示了核心單元的一個蛤殼式實施方案。
圖2顯示了一種小型擴展臺型連接器模塊。
圖3顯示了一種擴展站型系統模塊。
圖4顯示了一種移動工作站型系統模塊。
圖5顯示了一種多插頭插座的換能器模塊。
圖6顯示了一種結合所有模塊的多站系統。
具體實施例方式
本發明的焦點在于一種模塊化超聲系統，具有一個帶有主要超聲處理器功能的核心模塊和一系列在與核心模塊組合時為核心模塊提供擴展性能和效用的輔助模塊。下面的描述說明了本發明的主要實施方案和替代實施方案。在進行深入討論之前說明公開內容中特定術語的使用。
這里提出的發明關于一種主要用于診斷用途的超聲設備。但是不應該曲解術語“診斷”，把其錯誤的認為用于非治療性用途。我們使用術語診斷的意思是提供高質量成像，這是醫學超聲工業中診斷成像設備的特性。因為本發明能夠提供活組織檢查過程、外圍靜脈插入中心靜脈導管(PICC)針和其它過程中使用的圖像，所以在此超聲設備的使用不完全是為了疾病診斷。但是，我們明確否認本發明任何用于完全治療性用途的使用，例如消融超聲波、熱量加熱(如在低溫癥治療中)或機械組織破裂，例如產生空穴效應。本發明的診斷超聲設備采用與用于診斷成像的設備或使用診斷成像的治療相同的功率和頻率，設備本身不用作治療源。
本發明的焦點在于構成本發明的系統的核心模塊與各種其它模塊的通信能力。因此在核心模塊優選實施方案中，它具有一個單個I/O端口，有時稱作插頭。插頭是一個匹配接合一個插座的多針電子通信適配器。插座是一個具有與插頭匹配的對應引腳組的器件，從核心模塊讀取數據并將其分類輸出到與插座電子通信的各種其它設備。在替代實施方案中，可以有多個I/O端口和一個插頭。雖然可以通過專用I/O端口完成與輔助模塊和元件的電子通信，但插頭在本發明的所有實施方案中保留其功能。除了插頭之外的任何端口都是一個專用I/O端口，設計用于接收來自特定設備的輸入，或發送輸出到特定設備。同樣，在具有一個插座的模塊的替代實施方案中，除了設計用于與插頭匹配并通信的插座之外沒有其它I/O端口。
核心單元具有一個系統電子設備，應該將其理解為超聲設備和超聲機的中央處理核心。可以將它看作是一個超聲主板。核心模塊的系統電子設備在優選實施方案和替代實施方案中都具有識別和驅動一組換能器陣列的能力，使得單核心模塊能夠連接多個換能器，并執行為其設計換能器的所有種類的超聲過程。
現在轉向圖1A，所說明的超聲系統的核心模塊10具有一個系統電子設備14，使核心模塊10成為模塊化超聲系統60的數據處理和信號處理單元。核心模塊10包括一個使系統電子設備14與一個I/O連接器(插頭)12匹配的外殼11。在系統電子設備14和外殼11之間存在一個縫隙13，可以用耐沖擊填充材料填充，或者制造的外殼可以靠近系統電子設備，以消除或最小化縫隙。核心模塊10最簡單的形式只包括系統電子設備14，沒有電源、換能器、視頻接口或用戶接口。核心模塊10移動性高，重量非常輕。核心模塊可以輕易地從一個地方移到另一個地方，并與具有執行任何種類超聲掃描所需的輔助元件的模塊化超聲系統60匹配。
系統電子設備14(圖1B)具有一個或多個級聯的功能(濾波器)，并包括一個能夠驅動一個或多個換能器陣列(沒有顯示)的發送/接收ASIC(波束生成器)。級聯的功能是以各種方式處理信號的超聲功能。兩個例子是QBP濾波器和數字多普勒處理功能。級聯的功能不一定是需要彼此作用的串行連接。雖然在某些一種信號的處理需要處理另一種信號(例如可以通過B模式和PW多普勒模式使用的QBP)的情況下這是正確的，但是用于彩色能量圖的電路與連續波多普勒連接在一起就不是必須的，在這種情況下濾波器可以獨立運行。發送/接收ASIC還控制換能器陣列的有效發送和接收孔徑和所接收回聲信號的增益。發送/接收ASIC接收的回聲數據提供給相鄰的前端ASIC，將從各個換能器元件進入相干掃描線信號的回聲數字化并形成波束。前端ASIC也通過發送/接收ASIC提供的控制信號控制超聲波束的發送波形時序、孔徑和聚焦。一個存儲器器件連接到前端ASIC，存儲波束形成器使用的數據。
形成波束的掃描線信號從前端ASIC傳送到相鄰的數字信號處理ASIC。數字信號處理ASIC濾波掃描線信號并能夠提供輔助特性，例如合成孔徑形成、頻率復合、能量多普勒(彩色能量圖)處理等多普勒處理、斑紋減少和脈沖波多普勒。如果需要可以在系統電子設備中加入連續波多普勒等輔助特性。
然后超聲信息傳送到相鄰的后端ASIC，進行掃描轉換并產生視頻輸出信號，通過I/O端口輸出到連接核心模塊的監視設備。存儲器設備連接到后端ASIC，提供三維、2D和能量多普勒(3d CPA)成像中使用的存儲器。后端ASIC還為顯示器添加字母數字混合的信息，例如時間、日期和患者標識。圖形處理器將超聲圖像疊加深度和聚焦標記以及光標等信息。圖形處理器不需要并入到核心系統電子組件中，而是依靠集成到模塊化系統60的擴展模塊40中的專用圖形處理機卡，并從核心模塊接收必要的元件信息。視頻數據可以按NTSC、PAL和RGB幾種格式中的一種，通過I/O端口12發送。超聲圖像幀再次通過連接到后端ASIC的I/O端口12輸出到外部視頻存儲器。存儲的數據可以由系統電子設備使用關于現場Cineloop實時序列或作為單個靜態圖片的回放模式來檢索。
后端ASIC還包括用于核心模塊的中央處理器。中央處理器優選是RISC(精簡指令集控制器)處理器。RISC處理器與前端和數字信號處理ASIC連接，控制和同步用于核心模塊和在那時核心模塊可以接入的模塊化系統的處理和控制功能。程序存儲器與后端ASIC連接，存儲RISC處理器運行和控制核心模塊和模塊化系統各種元件(換能器、多插頭插座連接器、視頻數據疊加特性等)所使用的程序數據。RISC處理器還連接到與模塊化系統連接的所有用戶接口控制，RISC處理器接收用戶輸入，指示和控制核心模塊如說明的模塊化系統的運行，系統電子設備的所有輸入和輸出設計為通過單I/O端口12。
主系統、應用和控制軟件存儲在直接集成到系統電子設備中的永久存儲設備中。系統軟件、控制軟件和應用軟件在上電期間載入系統電子設備處理器。核心模塊可以使用集成在系統電子設備中的任意數量的永久存儲設備。每個ASIC包括一個獨立的存儲器核心，其上帶有必需的可載入數據，在上電周期期間載入各個ASIC。主系統和應用軟件包括用于核心模塊與選定數量的外圍設備通信并進行控制的基本驅動和通信信息。特別是這些外圍設備包括掃描頭、優選用戶I/O設備(例如鍵盤、指示器設備和觸摸屏接口識別)、打印機、VCR、監視器和數據存儲設備。系統和應用軟件的整個體積應該要有效編碼，從而保留空間，避免對如硬盤等大容量存儲設備的需要。因為核心模塊主要設計用于超聲診斷，象硬盤等大容量存儲設備不一定是必需的。省略了通常加在計算機或典型手持產品中的象硬盤、電源和其它元件等設備，使得能夠用技術允許的最小基底面制造核心模塊。核心模塊的外殼只需要牢固包裝系統電子設備和I/O端口。為了提高耐沖擊性，可以將系統電子設備嵌入到樹脂或環氧樹脂中。
模塊化系統通過I/O端口或在替代實施方案中通過一個用作專用電源接頭的獨立I/O為核心模塊供電。雖然核心模塊優選不包括內置電源，但它仍然需要一個電源監測/調節電路，在使用期間為各個元件正確供電。外部電源能夠通過I/O端口或通過一個專用電源適配器為核心模塊提供能量，但是電源“塊”必須與核心模塊分離。
在替代實施方案中，核心模塊可以加入輔助零部件，使核心模塊能夠作為一個獨立設備運行。在第一替代實施方案中，核心模塊10包括的特性有前面描述的形式為系統電子設備的手持超聲系統、添加了一個單板視頻顯示設備26的視頻輸出，和形式為指示器、字母數字混合鍵盤、觸摸屏、可編程熱鍵和/或顯示器控制旋鈕的多個用戶輸入28。該實施方案還可以包括用于音頻輸出的揚聲器(沒有顯示)和/或一個直接換能器連接24。核心模塊10為了作為一個獨立設備運行，現在需要一個形式為電池的內部電源25。該實施方案還需要一個內置或可移動數據存儲設備。
出于人體工程學考慮，獨立版本的核心模塊可以采用平板式PC或膝上型計算機的形式，這兩種設計都是當前普遍使用的，為用戶提供了熟悉的設計和接口模式。在這些實施方案中，核心模塊必須具有足夠的視頻性能來驅動連接到核心模塊的視頻設備，例如LCD設備。顯示輸出可以低到六位，能夠提供足夠的色彩能力來驅動核心模塊視頻顯示器，或核心模塊可能連接的外部顯示器。顯示輸出優選是8或16位，但可以包括24位RGB輸出。對于某些包括彩色顯示(PW，彩色圖)或更高清晰度灰度級的超聲掃描，支持彩色的帶寬是必需的。在核心模塊10可以連接到一個具有獨立視頻處理器的擴展站40的地方，只需要將視頻顯示所需的數據發送給獨立的視頻處理器。這在某些能夠同時使用兩種顯示的例子中既是可能的，也是希望的，例如在要求一個以上顯示器的例子中或在如系統診斷測試中需要對照一個顯示器檢查另一個的例子中。
在本實施方案的另一個變化中，具有平板或膝上型配置的形狀因素可以包括一個內置手柄23。手柄23可以完全用于攜帶核心模塊20，或它可以用作嵌入手柄內部的揚聲器的聲室。手柄也可以用作專用連接的I/O端口，例如外部鼠標、電源適配器或其它用戶接口工具。在運行時，用戶可以使用手柄作為腕墊，以減少在通過用戶接口28輸入信息到核心模塊10中期間重復性運動綜合癥的發生。
不管在核心模塊中加入了什么用戶接口元件，主要設計仍然要集中在與模塊化系統一起使用核心模塊并對其進行優化。因此雖然核心模塊可能具有便攜或手持超聲系統的特性，但是它根本上仍然是具有配備了全系列外圍設備的完整診斷超聲掃描的較強能力的較大模塊化系統的核心模塊。
核心模塊10和模塊化系統之間通過一個插座模塊30或小型擴展臺連接。插座模塊30將外圍設備連接到核心模塊10。插座模塊30包括一個插座外殼、外圍端口34和一個插座32。插座模塊外殼是一個設計用于容納提供外圍設備和核心模塊10之間電子通信所需要的硬件的殼體。多個外圍設備端口34安裝在該插座外殼30中，每個外圍設備端口連接一個或多個與插座32電通信的單獨的電連接器。插座32設計成可松開地匹配核心模塊10的I/O端口12。因此核心模塊10可以通過插座模塊與希望的外圍設備通信，反之亦然。
插座32和多個外圍設備端口34之間的電子通信可以是一個通過連接或一個有源連接。如果連接是有源的，插座模塊30包含一個或多個有源電路。接口的主要功能是作為信號的接口轉換器。典型的，所需有源電路是用于視頻輸出和輸入的模數(A/D)和數模(D/A)轉換。它也可以執行用于不同數字視頻輸出的數數轉換(D/D)。通過將A/D和D/A轉換器放在插座外殼30中，節約了核心模塊10中的空間和重量。不管核心模塊10是用作一個獨立單元，還是用作模塊化系統的中央處理核心，這都實現了其重量和基板面的實質節省。因為內置顯示器應該能夠不加轉換地使用本地信號，所以具有內置視頻的核心模塊不應該需要視頻A/D和D/A轉換器。
插座外殼還可以帶有一個將自身固定到核心模塊10上的卡鎖機構35。可以使用象壓力鎖臂或鉤等簡單卡鎖，或象導軌或凹槽等互鎖連接器。手動釋放互鎖機構使核心模塊與插座模塊輕松脫開。當插座模塊30與一個擴展站40或一個移動擴展站50連接時，可以在另一個模塊中發現這個特性。插座外殼本身包括核心單元與外圍設備的寬殼體接口所需的所有連接器。這種連接的例子包括專用電源適配器34a、打印機34b、網絡34c、以太網34d、RS232適配器34e、S視頻輸出34f、VGA輸出34g、復合視頻輸出34h、聲音輸出34i、理療適配器34j(就一種ECG測量設備而論)和換能器適配器34k。理療端口設計用于接收來自一個測量某些生理參數的設備的輸入，用戶可以與超聲診斷掃描組合，產生一個更為準確的診斷。心電圖(ECG)測量是這種能夠與超聲掃描結合使用的理療監測設備的一個例子。對全尺寸用戶接口臺(鍵盤、指示器、輸入設備)的輔助控制可以使用一個輔助端口或通過以太網適配器34d或RS23234e端口。外圍設備是醫院和超聲掃描環境中常用的“現成”材料，插座外殼使用外圍端口來匹配這些已有技術。但是插座模塊可以構造和配置為與幾乎所有設備通信，只要系統電子設備14在其中編制了適當的通信協議程序。插座外殼還可以包括一個浪涌電壓防護器(沒有顯示)，保護核心模塊在插入電源期間不會承受電浪涌。
插座外殼在插座32中使用多個電引腳與核心模塊10的I/O端口12通信。引腳的布局隨核心模塊與模塊化系統或一系列獨立外圍設備相互作用所需要的預定通信而變化。通過基于系統時鐘的良好指令時間周期，使用相同的引腳與不同設備通信可以實現進一步節省引腳，例如用I2C協議。下面是引腳布局的一個例子PINS 1-20 電源和地PINS 21-106 數字視頻輸出PINS 107-143 通信線路(例如RS232、以太網、USB打印機、I2C、ECG和音頻輸入/輸出)。
PINS 144-200連接狀態線、輔助地線和備用線。
在本發明的第四實施方案中，擴展站40設計用于通過插座模塊30與核心模塊10匹配。擴展站40用于將眾多外圍設備連接到核心模塊。擴展站40包括一個如上描述的附在底座單元42上的插座模塊30元件。底座單元42具有一個引導核心模塊10與插座模塊30對準的裝置。底座42還優選包括一個在連接期間將核心模塊和插座模塊固定在適當位置上的裝置。將核心模塊導向適當位置并將核心模塊固定在適當位置上的裝置可以具有相同的特性。舉例來說，擴展站可以包括一個機械托盤或支架，機械托盤或支架有一個開口位置可以放入核心模塊，然后將機械托盤或支架移動到核心模塊處于適當位置的閉合位置。機械托盤或支架的移動使核心模塊移動到適當位置并同時鎖定在該位置上。只要機械托盤或支架在適當位置，就不能取出核心模塊或變得對不準。機械裝置可以是一種確保核心模塊進入到正確對接的恰當方位的簡單漏斗型導軌。在這種情況下，用戶必須施加必要的力，確保核心模塊和插座模塊或擴展站正確對準。也可以使用機電設備。可以使用一個小電機來做人的機械功，只要電機檢測到核心模塊在位就可以啟動，或者由用戶按動一個按鈕來啟動。擴展站在底座中包含一個電源，并與插座模塊電子通信，這樣通過插座模塊/小型擴展臺從電源為核心模塊供電。
作為選擇，擴展站可以使用具有一個槽或孔的外殼來滑動式容納核心模塊。因此核心模塊以類似VHS帶插入VCR的方式的方法放入具有一個外殼的擴展站，一個機電元件將核心模塊拉入外殼并將其固定在適當位置。在該實施方案中，外殼可以附在底座上，或合并底座成為單個元件。在該實施方案中不能利用可能包含在核心模塊中的視頻顯示，因此優選是加強外殼的內部框架來支撐視頻顯示器的重量，例如CRT、LCD或等離子顯示監視器。
擴展站以哪一種形式都是不可移動的，因此使用通常不考慮高便攜性的附件在這里邏輯上是可以接受的。這種輔助元件包括較大的、設計更為經濟的用戶接口，例如全尺寸QWERTY型鍵盤、象鼠標、軌跡球或“控制桿”等指示設備。也可以使用大的觸摸屏，以允許使用屏幕上的熱鍵和輔助指示設備。
與擴展站一起使用的第五模塊是一種多換能器接口模塊50。多換能器接口模塊50具有一個與擴展站40或在替代實施方案中與核心模塊的換能器連接器孔24匹配的單換能器連接器51，和并入到多插頭插座模塊中的多個換能器連接器孔52。以這種方式，擴展站40可以配備多個超聲探頭，例如新生兒探頭、經食管探頭或其它任何希望在超聲掃描中使用的探頭。當核心模塊10與擴展站40匹配并加電時，核心模塊10能夠檢測哪一個換能器連接到系統并選擇適當的波束形成器程序和數據處理來匹配探頭。多插頭插座模塊50可以包含多個允許用戶在探頭之間轉換的機電開關53，或者核心模塊10可以在其系統電子組件中包含一個軟開關，以根據用戶指示在換能器之間轉換。
在第六實施方案中以移動擴展站45的形式實現了附加效用。移動擴展站45包括具有多個腳輪46的底座44，其中至少一個腳輪能夠鎖定，一個安裝在底座上的塔架48和基本上位于塔架48上方附近的擴展站40，擴展站40能夠可松開地容納核心模塊10。
移動擴展站45可以在塔架設計中加入很多儲存箱。儲存箱可以用于儲存打印機、數據存儲設備和VCR等外圍設備，以及連接凝膠、換能器、連接電纜等外圍配件。塔架優選是高度可調的，可以包括由人工觸發器操縱的高壓氣筒來升高或降低擴展站。塔架優選是平衡重設計的，以避免移動擴展站在使用期間或在從一個地方移動到另一個地方期間失衡。塔架可以是符合平衡重設計的任何一種設計，例如“A”形框架、“Z”形框架、反“T”形框架或“I”形框架。假定已經加重底座來補償在移動擴展站平常使用過程中會用到的外圍設備和附加產品的定位，那么很多其它結構同樣是可以使用的。
與固定擴展站的設計和預定用法類似，移動擴展站可以加入核心模塊與多換能器適配器(多插頭插座模塊)和增強用戶接口的接口，從而利用易用的全尺寸元件。
在本發明的另一個實施方案中，系統60設想通過使用一個或多個核心模塊10和多個擴展站40，提供增強的超聲診斷靈活性和能力。擴展站在設計上可以是桌上型(固定式40)，也可以是移動式45。以這種方式，象醫院或診所等用戶能夠降低購買多種超聲設備的費用，而改為購買許多便宜的擴展站40或移動擴展站45。能夠被那些操作超聲掃描的人欣賞的優點是，只為核心模塊等昂貴設備付款一到兩次，并且能夠輕易的攜帶它以及與便宜的擴展站或移動擴展站一起使用它。使用這種設計的系統可以大大節省固定設備。加入了手持功能的核心模塊10的替代實施方案就能夠象一個移動或野外設備運行，然后回到擴展站，與眾多外圍設備共同運行，因此使移動單元能夠用作超聲場所的處理器。核心模塊10設計用于提供如在大型高級設備中存在的復雜超聲功能，以及如果插入外圍設備能力較差的擴展站，會縮減特性集。核心模塊在構成上相當簡單，但能提供關于用戶可能希望的盡可能多的超聲特性的處理。核心可以容易并快速地從一個擴展站中取出并插入到另一個中，即使擴展站是“有電壓的”(加電的)。
在核心模塊要從系統60中的一個擴展站移到另一個的地方，系統電子組件具有自動檢測或通過用戶輸入來識別附在其要一起使用的擴展站上的超聲探頭類型并動用所需適當級聯濾波器的能力。這使系統具有最大的靈活性和最低的用戶工作。
雖然上面的描述提供了對本發明的認識，但在附加權利要求中更為準確的規定了本發明的全部范圍。
權利要求
1.一種模塊化超聲診斷儀器，包括一個核心單元外殼；一個系統電子組件，具有一個或多個級聯功能，該系統包括一個前端發送/接收電路、一個處理器、一個用于掃描轉換的后端電路、一個系統時鐘和一個可編程系統存儲設備；以及至少一個I/O端口，連接到所述系統電子組件的所述前端和后端，并伸出所述核心單元外殼；其中所有系統數據處理信息通過所述至少一個I/O端口發送或接收。
2.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述后端電路還包括一個產生視頻輸出信號的裝置。
3.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述系統電子組件還包括一個數據存儲裝置。
4.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述系統電子組件包括一個數字信號處理器，包括一個數字B模式濾波器，用于濾波B模式信號；一個數字多普勒濾波器，用于濾波多普勒信號；一個B模式信號檢測器和映射電路；以及一個多普勒信號估計器電路。
5.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中可編程系統存儲設備是一個或多個集成在所述系統電子組件中的閃速隨機存取存儲器芯片。
6.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述至少一個I/O端口包括一個換能器連接器和一個與多個外圍設備通信的數據I/O連接器。
7.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述至少一個I/O端口包括一個理療端口、一個換能器連接器和一個與多個外圍設備通信的數據I/O端口。
8.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述至少一個I/O端口包括一個理療端口、一個換能器連接器、一個電源適配器插座和一個與多個外圍設備通信的數據I/O端口。
9.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述至少一個I/O端口是一個具有用于多個外圍設備的專用引腳輸出和接收的多針連接器。
10.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述至少一個I/O端口是一個具有共享引腳輸出和接收、用于與多個外圍設備通信的多針連接器，其中通過基于系統時鐘的信號I/O定時方案來實現共享。
11.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述至少一個I/O端口是一個組合了專用和共享引腳輸出和接收的多針連接器。
12.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，重量優選小于10磅(4.5公斤)。
13.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，更為優選的是重量小于7磅(3.18公斤)。
14.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，還要更優選的是重量小于2.2磅(1公斤)。
15.如權利要求1中所述的模塊化超聲診斷儀器，其中所述系統電子組件劃分在兩個或多個電路板中，并布置成將數字或有噪聲區域與敏感信號區域屏蔽開。
全文摘要
本發明涉及一種模塊化超聲診斷儀器，包括一個核心單元、系統電子設備和一個I/O端口。核心單元包括一個外殼和一個位于外殼中的系統電子組件。系統電子設備具有一個或多個級聯濾波器，包括一個前端發送/接收電路、一個處理器、一個用于掃描轉換的后端電路、一個系統時鐘和一個可編程系統存儲設備。至少一個I/O端口連接到系統電子組件的前端和后端，并伸出核心單元外殼，其中所有系統數據處理信息通過該I/O端口發送或接收。
文檔編號G01S15/89GK1759327SQ200480006333
公開日2006年4月12日 申請日期2004年1月30日 優先權日2003年1月31日
發明者黃君傑, 布雷克·W·利特爾 申請人:索諾塞特公司