(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6984069
(24)【登録日】2021年11月26日
(45)【発行日】2021年12月17日
(54)【発明の名称】超音波システム用延長ケーブル
(51)【国際特許分類】
A61B 8/00 20060101AFI20211206BHJP
【FI】
A61B8/00
【請求項の数】15
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2021-502425(P2021-502425)
(86)(22)【出願日】2019年7月30日
(65)【公表番号】特表2021-523803(P2021-523803A)
(43)【公表日】2021年9月9日
(86)【国際出願番号】EP2019070554
(87)【国際公開番号】WO2020030479
(87)【国際公開日】20200213
【審査請求日】2021年1月15日
(31)【優先権主張番号】62/716157
(32)【優先日】2018年8月8日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】18198803.1
(32)【優先日】2018年10月5日
(33)【優先権主張国】EP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】590000248
【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ
【氏名又は名称原語表記】KONINKLIJKE PHILIPS N.V.
(74)【代理人】
【識別番号】100122769
【弁理士】
【氏名又は名称】笛田 秀仙
(74)【代理人】
【識別番号】100163809
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 貴裕
(72)【発明者】
【氏名】クラッセンス エリック フランシスクス ヨハネス
【審査官】
後藤 順也
(56)【参考文献】
【文献】
特開2008−093314(JP,A)
【文献】
特開2003−135470(JP,A)
【文献】
特開2015−116281(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A61B 8/00−8/15
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波システム用の延長ケーブルであって、
対応する超音波トランスデューサコネクタに接続するための第1の電気コネクタと、
対応するコンソールコネクタに接続するための第2の電気コネクタと、
電気回路と、
電気ケーブルとを有し、
前記電気回路が、前記第1の電気コネクタと前記電気ケーブルとの間に配置され、前記電気ケーブルは、前記超音波トランスデューサコネクタと前記コンソールコネクタとの間の電気的接続を延長するため、前記電気回路と前記第2の電気コネクタとの間に配置され、
前記電気回路が、複数状態出力を提供し、前記複数状態は、i)前記電気回路が、前記第2の電気コネクタを介して前記コンソールコネクタに電気的に接続されていないこと、ii)前記電気回路が、前記第2の電気コネクタを介して前記コンソールコネクタに電気的に接続され、前記超音波トランスデューサコネクタが前記第1の電気コネクタに電気的に接続されていないこと、及びiii)前記電気回路が、前記第2の電気コネクタを介して前記コンソールコネクタに電気的に接続され、前記超音波トランスデューサコネクタが、前記第1の電気コネクタに電気的に接続されること、のそれぞれに対応する異なる電圧レベルである、延長ケーブル。
【請求項2】
前記第1の電気コネクタが更に、前記超音波トランスデューサコネクタの対応する端子に接続するための少なくとも2つの測定端子を有し、
前記電気回路は、前記iii)に対応する電圧レベルを、前記少なくとも2つの測定端子間で測定されたインピーダンスの値に基づき提供する、請求項1に記載の延長ケーブル。
【請求項3】
前記電気ケーブルが更に、前記コンソールコネクタの対応する端子と前記第2の電気コネクタとを用いて、前記コンソールコネクタから前記電気回路への電位差を提供するための第1の電気導体及び第2の電気導体を有する、請求項1又は2に記載の延長ケーブル。
【請求項4】
前記第1の電気導体及び前記第2の電気導体が前記コンソールコネクタにおける対応する端子に電気的に接続されていない場合、前記i)に対応する電圧レベルが提供される、請求項3に記載の延長ケーブル。
【請求項5】
前記電気ケーブルが更に、前記電気ケーブルの各電気導体を遮蔽するシールドを有し、
前記シールドは、前記第1の電気導体及び前記第2の電気導体のいずれかに電気的に接続される、請求項3に記載の延長ケーブル。
【請求項6】
前記電気回路が、電気スイッチとして動作する少なくとも1つの能動的電子要素を有し、
前記電気スイッチは、
前記超音波トランスデューサコネクタが前記第1の電気コネクタに電気的に接続されるかどうかを検出する入力と、
前記複数状態出力を提供する出力とを有する、請求項1に記載の延長ケーブル。
【請求項7】
前記電気回路が、受動的電気要素のみを有する、請求項1に記載の延長ケーブル。
【請求項8】
前記電気回路が更に、a)前記複数の状態出力の電圧レベルが、前記iii)に対応する電圧レベルに遷移する回数に基づき、対応する超音波トランスデューサコネクタが前記第1の電気コネクタに接続された回数、及び/又はb)前記複数の状態出力の電圧レベルが、前記ii)に対応する電圧レベルに遷移した回数に基づき、対応するコンソールコネクタが前記第2の電気コネクタに接続された回数、を示すカウント値を記憶するメモリを有する、請求項1に記載の延長ケーブル。
【請求項9】
前記電気ケーブルが更に、前記第2の電気コネクタ及び前記コンソールコネクタのそれぞれの対応する端子を用いて、前記複数状態出力の電圧レベルをコンソールに提供するため、前記電気回路と通信する第3の電気導体を有し、前記第3の電気導体は更に、前記コンソールから前記カウント値を受信するため、前記メモリと通信する、請求項8に記載の延長ケーブル。
【請求項10】
ハウジングを更に有し、
前記電気回路が、前記ハウジング内に配置され、前記第1の電気コネクタは、前記ハウジングに付けられる、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の延長ケーブル。
【請求項11】
前記超音波システムが、超音波ベースの位置追跡システムであり、前記超音波トランスデューサコネクタは、前記超音波トランスデューサに電気的に接続される、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の延長ケーブル。
【請求項12】
前記第1の電気コネクタが、前記超音波トランスデューサコネクタにおける対応する端子を介して電気信号を受信及び/又は送信する少なくとも2つのトランスデューサ端子を含み、前記電気回路は更に、前記電気信号を増幅するため、前記少なくとも2つのトランスデューサ端子と電気的に接続された増幅器を有する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の延長ケーブル。
【請求項13】
システムであって、
請求項9に記載の延長ケーブルと、
コンソールと、
コンソールコネクタとを有し、
前記コンソールが、前記コンソールコネクタ及び前記第2の電気コネクタを介して、前記延長ケーブルに接続され、
前記コンソールは、前記延長ケーブルの第3の電気導体を介して前記電圧レベルを受信し、前記i)に対応する電圧レベルV1を調整された電圧レベルV'1へと所定の電圧分シフトさせ、
前記コンソールが、前記電圧レベル及び前記調整された電圧レベルV'1に基づき、カウント値を生成するカウンタを有し、前記カウンタは更に、前記第3の電気導体及び前記コンソールコネクタを介して前記電気回路のメモリに前記カウント値を提供する、システム。
【請求項14】
前記コンソールが更に、命令を含むプロセッサを有し、前記命令は、前記プロセッサにより実行されると、前記コンソールと前記電気回路の増幅器との間で受信及び/又は送信された電気信号を前記プロセッサが処理することをもたらし、
前記プロセッサが、前記カウンタのカウント値が第1のカウント条件を満たしている場合には電気信号を処理し、前記カウント値が第2のカウント条件を満たしている場合には前記電気信号の処理を抑制することを前記命令はもたらす、請求項13に記載のシステム。
【請求項15】
装置であって、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の延長ケーブルと、
コンソールと、
コンソールコネクタとを有し、
前記コンソールが更に、命令を含むプロセッサを有し、前記命令は、前記プロセッサ上で実行されると、前記プロセッサが、前記複数状態出力の実際の電圧レベルに基づき、前記第1の電気コネクタと前記対応する超音波トランスデューサコネクタとの間の接続状態を決定することをもたらし、
前記プロセッサは更に、前記状態を示し、並びに/又は、前記接続状態に基づき、前記プロセッサと前記電気回路の増幅器との間で受信及び/若しくは送信された電気信号を処理する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、延長ケーブルに関する。延長ケーブルは、超音波システムにおいて特別な用途がある。一実施形態では、超音波システムは超音波ベースの位置追跡システムであり、延長ケーブルは超音波トランスデューサを超音波ベースの位置追跡システムに接続するために使用される。
【背景技術】
【0002】
医療分野では、患者の解剖学に関するより多くの情報を得るため、又は治療するために、超音波トランスデューサがますます使用されるようになってきている。これに関して、医療装置は、追跡、撮像、及び治療などのセンシング及び作動アプリケーションで使用するための超音波トランスデューサを備えてもよい。
【0003】
Jay Mung、Francois Vignon、及びAmeet Jainによる「A Non− disruptive Technology for Robust 3D Tool Tracking for Ultrasound−Guided Interventions」、MICCAI 2011、Part I、LNCS 6891、pp. 153−160、2011、A. Martel、及びT. Peters(編集)に詳細に記載される例示的なアプリケーションでは、超音波検出器が医療用針に取り付けられ、検出器により検出された超音波信号のタイミングに基づき、ビームフォーミング超音波撮像プローブの超音波場に対する針の位置を追跡するために使用される。
【0004】
文献JP H03 20665 A号は、超音波装置及びプローブに関する。装置は、接続検出回路を含む。
【0005】
別の文献US2015/032029A1号は、多段式生理学的モニタのための較正に関する。多段式センサアセンブリを用いて医療患者の生理学的パラメータを決定するための生理学的モニタが提供される。モニタは、多段式センサアセンブリから医療患者の生理学的パラメータを示す信号を受信するよう構成された信号プロセッサを含む。上記多段式センサアセンブリは、上記生理学的モニタ及び上記医療用患者に装着されるよう構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来、斯かる超音波トランスデューサは、コンソールに取り付けられた対応するコネクタに接続するコネクタを備えていてもよい。超音波信号は、その後、コンソールで処理されてもよい。しかしながら、斯かる用途では、超音波トランスデューサとコンソールとの間に延長された電気経路を提供する必要があることが多い。この目的で一般的に知られるのが延長ケーブルである。
【0007】
本発明は、超音波システムで使用するための改良された延長ケーブルを提供しようとするものである。延長ケーブルは、超音波トランスデューサをコンソールに電気的に接続するために使用されてもよい。
【課題を解決するための手段】
【0008】
超音波システムで使用するための延長ケーブルが提供される。上記延長ケーブルは、対応する超音波トランスデューサコネクタに接続するための第1の電気コネクタと、対応するコンソールコネクタに接続するための第2の電気コネクタと、電気回路と、電気ケーブルとを含む。上記電気回路は、上記第1の電気コネクタと上記電気ケーブルとの間に配置される。上記電気ケーブルは、上記超音波トランスデューサコネクタと上記コンソールコネクタとの間の電気的接続を延長するために、上記電気回路と上記第2の電気コネクタとの間に配置される。上記電気回路は、複数状態出力を提供するよう構成されており、上記複数状態は、i)上記電気回路が、上記第2の電気コネクタを介して上記コンソールコネクタに電気的に接続されていないこと、ii)上記電気回路が、上記第2の電気コネクタを介して上記コンソールコネクタに電気的に接続され、上記超音波トランスデューサコネクタは、上記第1の電気コネクタに電気的に接続されていないこと、及びiii)上記電気回路が、上記第2の電気コネクタを介して上記コンソールコネクタに電気的に接続され、上記超音波トランスデューサコネクタは、上記第1の電気コネクタに電気的に接続されること、のそれぞれに対応する異なる電圧レベルである。
【0009】
従って、延長ケーブルは、対応する超音波トランスデューサ及びコンソールコネクタと、その第1及び/又は第2の電気コネクタとの接続状態を決定する能力を有する。斯かるコンソールと超音波トランスデューサとの間の所望の経路を延長するために従来の延長ケーブルが使用される場合、ユーザは、経路が正しく延長され、及びシステムが正しく動作していることを決定するために、超音波トランスデューサへの入力とコンソールを介して観察される応答との間の因果関係を観察することに依存する。例えば、超音波トランスデューサが検出器であり、コンソールが、検出された超音波信号強度を示す場合、ユーザは、超音波検査信号に基づき、予想される信号強度のインジケーションをコンソール上で見ることに依存する。しかしながら、斯かるコネクタは、その1つ又は複数の端子が相手コネクタの対応する端子に接触しないことを含む複数の故障モードを有している。斯かる故障の原因を特定することは難しい可能性がある。なぜなら、ユーザは最初に、各コネクタが適切に接続されることを確認し、その後超音波検査信号が実際に送信されたことを検証しなければならないからである。他のコネクタ故障モードは、システムの部分的な動作を生じさせる可能性があるため、気付かないことがある。その一例は、コネクタ端子の1つ又は複数において接触抵抗が高いことである。これは、減少しているが、それ以外は通常に見える検出超音波信号を生じさせる場合がある。これらの接続の性質を確認することは、ユーザにとって時間のかかる作業である。斯かる状況下では、対応する超音波トランスデューサ及びコンソールコネクタを用いて、延長ケーブルのコネクタの現在の接続状態を決定する延長ケーブルを有することが有利であるかもしれない。
【0010】
ある側面によれば、電気回路は更に、a)上記複数状態出力の電圧レベルがiii)に対応する電圧レベルに遷移する回数に基づき、対応する超音波トランスデューサコネクタが上記第1の電気コネクタに接続された回数、及び/又はb)上記複数状態出力の電圧レベルが、ii)に対応する電圧レベルに遷移した回数に基づき、対応するコンソールコネクタが上記第2の電気コネクタに接続された回数を示すカウント値を記憶するよう構成されたメモリを含む。
【0011】
この側面では、メモリは、延長ケーブルのコネクタの一方又は両方と、対応する超音波トランスデューサ及びコンソールコネクタとの間の接続サイクル数を記憶する。有利には、これらの接続サイクルのそれぞれのカウントは、延長ケーブルを交換する必要性を示すために使用され、これにより故障の可能性を減少させることができる。
【0012】
別の側面によれば、延長ケーブルを含むシステム及び構成が提供される。
【0013】
更なる側面は、添付の特許請求の範囲を参照して記載される。記載された本発明からの更なる利点が、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】第1の電気コネクタFECと、第2の電気コネクタSECと、電気回路ECCTと、電気ケーブルECABとを含む延長ケーブルを示す図である。
【
図2】第1の電気コネクタFECと、第2の電気コネクタSECと、電気回路ECCTと、電気ケーブルECABと、2つの測定端子TM1、TM2とを含む延長ケーブルを示す図である。
【
図3】様々な例示的な複数状態出力MSOP電圧レベルV1、V2、V3を示す図である。
【
図4】能動的電子要素TR1を含む例示的な電気回路ECCTを示す図である。
【
図5】受動的電気要素のみを含む例示的な電気回路ECCTを示す図である。
【
図6】延長ケーブルEXC2と、コンソールCONと、コンソールコネクタCCとを含むシステムSYSを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の原理を説明するために、延長ケーブルが、例示的な超音波ベースの位置追跡システムを特に参照して説明される。そこでは、延長ケーブルの第1及び第2の電気コネクタと、対応する超音波トランスデューサコネクタ及び対応するコンソールコネクタとを用いて、延長ケーブルが超音波トランスデューサをコンソールに接続する。しかしながら、延長ケーブルは、一般的に超音波分野、特に医療用超音波分野において用途を見い出す点を理解されたい。位置追跡、撮像、及び治療などの超音波センシング及び作動アプリケーション分野での延長ケーブルの使用も企図される。更に、いくつかの例示的な適用領域では、超音波検出器の特定の形態の超音波トランスデューサが参照されるが、超音波トランスデューサという用語は、超音波検出器、超音波エミッタ、超音波信号を検出する能力及び放出する能力の両方を持つ装置、又は実際に超音波エミッタ及び超音波検出器の両方を有する装置として、より広く解釈されるべきである。
【0016】
図1は、第1の電気コネクタFECと、第2の電気コネクタSECと、電気回路ECCTと、電気ケーブルECABとを含む延長ケーブルを示す。延長ケーブルEXC1は、対応する超音波トランスデューサコネクタUTCに接続するのに適した第1の電気コネクタFECを含む。第2の電気コネクタSECは、対応するコンソールコネクタCCに接続するのに適している。延長ケーブルEXC1は、その電気コネクタFEC、SECが、超音波アプリケーションで一般的に使用される周波数、即ち、いくつかの例では約1MHzまで、又は他の例では約2〜10MHzまでの周波数を持つ電気信号を伝送するのに適しているという点で、超音波システムでの使用に適している。延長ケーブルEXC1は、電気回路ECCT及び電気ケーブルECABも含む。電気ケーブルECABは、電気コネクタFECとSECとの間で超音波信号を通信するための
図1にて図示省略される電気導体を含んでもよい。電気回路ECCTは、第1の電気コネクタFECと電気ケーブルECABとの間に配置され、電気ケーブルECABは、超音波トランスデューサコネクタUTCとコンソールコネクタCCとの間の電気的接続を延長するために、電気回路ECCTと第2の電気コネクタSECとの間に配置される。更に、電気回路ECCTは、複数状態出力MSOPを提供するよう構成され、複数状態は、3つの接続状態のそれぞれに対応する異なる電圧レベルV1、V2、V3である。第1の接続状態は、i)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続されていない状態である。第2の接続状態は、ii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されていない状態である。第3の接続状態は、iii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続される状態である。
【0017】
第1の電気コネクタFEC及び第2の電気コネクタSECとして使用するには、様々なタイプのコネクタが適している。USB、IEEE−488 GPIB、D型、RJ型、DB型、同軸、8P8Cなどのコネクタタイプが、非限定的な例として考えられている。従って、雄又は雌の相手は、対応する超音波トランスデューサコネクタUTC及び対応するコンソールコネクタCCとして使用するのに適している。
【0018】
複数状態出力MSOPを提供するために、電気回路ECCTの様々な構成が、
図1で使用するために企図される。1つ又は複数の能動的電子要素を含む電気回路が企図される。抵抗、コンデンサ又はダイオードのような受動的電気要素のみを含む電気回路も企図される。
【0019】
図4は、能動的電子要素TR1を含む例示的な電気回路ECCTを示す。能動的電子要素TR1は、この例示的な構成ではトランジスタであり、電気スイッチとして動作するよう構成される。接続されると、電気ケーブルECABの一部を形成する第1の電気導体FCON及び第2の電気導体SCONは、コンソールコネクタCC及び第2の電気コネクタSECの対応する端子を用いて、コンソールコネクタCCから電気回路ECCTに電位差を提供する。説明の目的のためだけに、5Vの例示的な電位差が参照されるが、トランジスタTR1のエミッタは、0V基準に接続されると考えられてもよい。電気回路ECCTは、複数状態出力MSOPの電圧レベルV1、V2、V3を電気出力OPに提供する。様々な例示的な複数状態出力MSOP電圧レベルV1、V2、V3を示す
図3を更に参照して、
図1の例示的な電気回路ECCTは、以下のように動作する。第1の接続状態;即ち、i)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続されていない状態では、電圧レベルV1が出力OPに提供される。電圧レベルV1は例えば、電気回路ECCTに電力が供給されていないために、期間TPaの間、
図3に示されるように0Vであってもよい。こうして、第1の接続状態i)に対応する電圧レベルV1は、第1の電気導体(FCON)及び第2の電気導体(SCON)がコンソールコネクタ(CC)内の対応する端子に電気的に接続されていない場合に提供される。
図4を参照して、電気回路ECCTはその後、第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続されてもよい。接続されると、電気ケーブルECABの一部を形成する第1の電気導体FCON及び第2の電気導体SCONは、コンソールコネクタCC及び第2の電気コネクタSEC内の対応する端子を用いて、コンソールコネクタCCから電気回路ECCTに例示的な5Vの電位差を提供するよう構成される。第2の接続状態、即ち、ii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されていない状態では、電圧レベルV2が出力OPに提供される。電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続されると、抵抗R1及びR2は、トランジスタTR1のベースを第1の電気導体FCONの例示的な5Vの電位にプルアップし、これはトランジスタTR1をオンに切り替える。出力OPは、電圧レベルV2に設定され、これは、部分的に、抵抗分圧器における抵抗R3及びR4の相対値R3−R4と、部分的に、オン状態のTR1のコレクタからエミッタに流れる電流とにより決定される。この第2の接続状態において、対応する電圧V2は、これらの要因に基づき、例えば約2.5Vに設定されてもよい。
図3を参照して、電圧レベルV2は、期間TPbの間に提供されてもよい。第3の接続状態、即ち、iii)電気回路ECCTが、第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが、第1の電気コネクタFECに電気的に接続される状態では、電圧レベルV3が出力OPに提供される。
図4を参照して、第1の電気コネクタFECは、超音波トランスデューサコネクタUTC内の対応する端子TM'1、TM'2に接続するための2つ以上の測定端子TM1、TM2を含んでもよい。測定端子TM1は電気回路ECCT入力IPに接続される。超音波トランスデューサコネクタUTCの対応する端子TM'1、TM'2は電気的に接続されている。こうして、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されると、測定端子TM1、TM2が電気的に接続され、これは、入力IP、ひいてはトランジスタTR1のベースが0Vに接続されることをもたらす。こうしてトランジスタTR1はオフになり、これは、出力OPの電位が抵抗R3及びR4の相対値により決定されることをもたらす。従って、この構成では、入力IPは、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されるか否かを検出するよう構成される。この第3の接続状態では、対応する電圧V3は例えば、時間期間TPCの間、
図3に示されるように、約1Vであってもよい。従って、第3の接続状態に対応する電圧レベルV3は、2つの測定端子TM1、TM2間で測定されたインピーダンスの値に基づき生成される。
【0020】
明らかに、電圧レベルV1、V2、V3の絶対値は、回路に印加される電位差を変化させることにより、抵抗値を変化させることにより、又はトランジスタTR1のオン状態抵抗により、調整されてもよい。更に、抵抗分圧器としての効果により、電圧レベルV2、V3の絶対値を追加的に調整するため、電気回路ECCT出力OPに接続する入力と第1の電気導体FCONの例示的な5V電位との間に、コンソールコネクタCCにおけるプルアップ抵抗が接続されてもよい。更に、
図4の例示的な回路では、延長ケーブルECAB上の電気回路ECCTに恒久的に取り付けられた局所電源がないため、延長ケーブルの技術的な複雑さが軽減される一方で、代替的な構成では、斯かる局所電源を使用することが企図される。斯かる局所電源により電気回路ECCTに提供される電圧は、電圧レベルV1、V2、V3の絶対値を明確に決定してもよい。更に、
図4の例示的な電気回路ECCTは例に過ぎず、FETトランジスタ、マイクロプロセッサなどの代替的な、又は追加的な能動的要素を有する代替回路も使用され得ることを理解されたい。
【0021】
図4の実施形態に対する代替的な実施形態において、
図5は、受動的な電気要素のみを含む例示的な電気回路ECCTを示す。
図1のECCTに代えて、
図5の電気回路ECCTが使用されることができる。
図5を参照して、例示的な上記電圧レベルV1、V2及びV3を提供するために、抵抗Ra、Rb、Rcの形態の受動的要素が抵抗分圧器として接続される。第1の接続状態;即ち、i)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続されていない状態では、電圧レベルV1が出力OPに提供される。電圧レベルV1は例えば、電気回路ECCTに電力が供給されていないために、期間TPaの間、
図3に示されるように0Vであってもよい。こうして、第1の電気導体FCON及び第2の電気導体SCONがコンソールコネクタCC内の対応する端子に電気的に接続されていない場合には、第1の接続状態i)に対応する電圧レベルV1が提供される。第2の接続状態、即ち、ii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されていない状態では、電圧レベルV2が出力OPに提供される。電圧レベルV2は例えば、期間TPbの間、
図3に示されるように、約2.5Vであってもよい。
図5を参照して、この状態では、出力OPにおける電圧V2は、Rb及びRcを含む抵抗分圧器により決定される。第3の接続状態、即ち、iii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続された状態では、電圧レベルV3が出力OPに提供される。電圧レベルV3は例えば、時間期間TPCの間、
図3に示されるように、約1Vであってもよい。
図5を参照して、第1の電気コネクタFECは、超音波トランスデューサコネクタUTCにおける対応する端子TM'1、TM'2に接続するための2つ以上の測定端子TM1、TM2を含んでもよい。超音波トランスデューサコネクタUTCの対応する端子TM'1、TM'2は電気的に接続されている。こうして、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続される場合には、測定端子TM1、TM2が電気的に接続されることにより、入力IPはSCONに接続される。これは、出力OPの電圧が、Ra及びRcの並列結合により決定され、これがRbと共に抵抗分圧器を形成する。こうして、第3の接続状態に対応する電圧レベルV3は、
図5の電気回路ECCTにおいて、2つの測定端子TM1、TM2間で測定されたインピーダンスの値に基づき提供される。明らかに、
図5の実施形態における電圧レベルV1、V2、V3の絶対値は、
図4に関連して上述したように、即ち、回路に印加される電位差、又は抵抗値を変更することにより調整されてもよい。更に、抵抗分圧器としての効果により、電圧レベルV2及びV3の絶対値を追加的に調整するため、電気回路ECCT出力OPに接続する入力と第1の電気導体FCONの例示的な5V電位との間に、コンソールコネクタCCにおけるプルアップ抵抗が接続されてもよい。更に、
図5の例示的な電気回路ECCTは例に過ぎず、コンデンサ、ダイオードなどの代替的な、又は追加的な受動的要素を有する代替回路が使用されてもよいことを理解されたい。
【0022】
図2は、第1の電気コネクタFECと、第2の電気コネクタSECと、電気回路ECCTと、電気ケーブルECABと、2つの測定端子TM1、TM2とを含む延長ケーブルEXC2を示す。測定端子TM1、TM2は、上述したように、超音波トランスデューサコネクタUTCの対応する端子TM'1、TM'2に接続するために使用されてもよい。更に、上述したように、
図2の電気回路ECCTは、2つの測定端子TM1、TM2間で測定されたインピーダンスの値に基づき、iii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されること、に対応する電圧レベルV3を提供する。追加の測定端子が同様に使用されてもよい。
【0023】
図2に図示された電気ケーブルECABはオプションで、コンソールコネクタ及び第2の電気コネクタの対応する端子を用いて、コンソールコネクタCCから電気回路ECCTへの電位差を提供するのに適した第1の電気導体FCON及び第2の電気導体SCONを含んでいてもよい。オプションで、電気ケーブルECABはまた、各電気導体FCON、SCONを遮蔽するよう構成されたシールドSHを含んでもよい。シールドSHは例えば、第1の電気導体FCON及び第2の電気導体SCONをシースの形態で覆ってもよい。オプションで、シールドSHは、斯かる電気的遮蔽を提供するために、第1の電気導体FCON及び第2の電気導体SCONのいずれかに電気的に接続されていてもよい。斯かる電気的遮蔽及び導体は、
図1に示された電気ケーブルECABにおいても使用され得る。
【0024】
一実施形態では、
図2に示された延長ケーブルEXC2はオプションで、メモリMEMを含んでもよい。メモリMEMは、好ましくは不揮発性メモリである。不揮発性ランダムアクセスメモリ、即ちNVRAMが好適な一例である。他の好適な例は、電気的に消去可能なプログラム可能なリードオンリメモリ、即ちEEPROM、ソリッドステートドライブ、即ちSSD、NAND等のようなフラッシュメモリストレージを含む。メモリMEMは、a)複数状態出力MSOPの電圧レベルが、iii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されること、に対応する電圧レベルV3に遷移する回数に基づき、対応する超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに接続される回数、及び/又はb)複数状態出力MSOPの電圧レベルが、ii)電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されていないこと、に対応する電圧レベルV2に遷移する回数に基づき、対応するコンソールコネクタCCが第2の電気コネクタSECに接続される回数、を示すカウント値を記憶するために使用されてもよい。
【0025】
従って、メモリMEMは、延長ケーブルのコネクタの一方又は両方と、それらの対応する超音波トランスデューサ及びコンソールコネクタとの間の接続サイクル数を記憶してもよい。有利には、これらの接続サイクルのカウントは、延長ケーブルEXC2を交換する必要性を示すために使用されてもよい。そうすることで、延長ケーブルEXC2を使用するシステムの信頼性が改善されることができる。
【0026】
この実施形態では、上記a)及びb)のカウント値はオプションで、電気回路ECCT内のカウンタにより決定されてもよい。代替的に、これらのカウント値は、コンソールがコンソールコネクタCCを介して第2の電気コネクタSECに接続されるときに、別個のコンソールで決定されてもよい。後者の構成は、延長ケーブルEXC2の複雑さを軽減できるという利点がある。この後者の構成では、電気ケーブルECABはオプションで、第2の電気コネクタSEC及びコンソールコネクタCCのそれぞれの対応する端子を用いて、複数状態出力MSOPの電圧レベルV1、V2、V3をコンソールに提供するために電気回路ECCTと通信している第3の電気導体TCONを含むこともできる。第3の電気導体TCONは更に、コンソールCSからカウント値を受信するために、メモリMEMと通信してもよい。こうして、本実施形態では、第3の電気導体TCONが双方向の信号経路として機能する。こうして双方向の信号経路を使用することは、電気ケーブルECAB内の電気導体の数を減らし、これにより軽量化され、その柔軟性が向上される。
図2に示したオプションの導体VCONのような追加の導体が、電気ケーブルECAB内に含まれてもよい。斯かる導体は例えば、代替的な実施形態において、複数状態出力MSOPをコンソールに通信するため、コンソールCSからカウント値を受信するため、第1の電気コネクタFECと第2の電気コネクタSECとの間で超音波信号を通信するため、又は他の目的のために、別個の信号経路を提供するべく使用されてもよい。
【0027】
オプションで、電気回路ECCTは、ハウジングHOUを備えていてもよい。電気回路ECCTは、ハウジングHOU内に配置されてもよく、第1の電気コネクタFECは、第1の電気コネクタFECに構造的な支持を提供するようハウジングHOUに取り付けられてもよい。
【0028】
オプションで、
図2に示されるように、電気回路ECCTは、増幅器AMPを含んでもよい。増幅器AMPは例えば、電荷増幅器、電流増幅器、又は電圧増幅器とすることができる。ある特定の実施形態では、増幅器は差動電荷増幅器である。増幅器AMPは、第1の電気コネクタFEC及び超音波トランスデューサコネクタUTCを用いて超音波トランスデューサから受信された電気信号を増幅するために使用されてもよい。増幅された出力は、その後、電気導体VCONのような1つ又は複数の導体により第2の電気コネクタSECに伝達されてもよい。そうすることで、電気ケーブルECABの範囲に沿った送信に続いて、超音波信号の完全性が維持されることができる。そのため、
図2に示されるように、第1の電気コネクタFECは、超音波トランスデューサコネクタUTC内の対応する端子TT'1、TT'2を介して電気信号を受信及び/又は送信するための2つのトランスデューサ端子TT1、TT2を含んでもよい。増幅器AMPは、電気信号を増幅するためのトランスデューサ端子TT1、TT2と電気的に通信している。追加のトランスデューサ端子も、同様の態様でコネクタUTC及びFECに含まれてもよい。電気ケーブルはまた、増幅された信号を第2の電気コネクタSECに伝送するための1つ又は複数の電気導体、例えば電気導体VCONを含んでもよい。斯かる電気信号は、コンソールコネクタCCを介して第2の電気コネクタSECに接続されるとき、
図2において図示省略されたコンソールにより更に処理されるかもしれない。
【0029】
1つの例示的な用途において、延長ケーブルEXC1、EXC2は、超音波ベースの位置追跡システムで使用されてもよい。本用途では、超音波トランスデューサコネクタUTCは、超音波トランスデューサに電気的に接続される。超音波トランスデューサは、トランスデューサ端子TT1'、TT2'を介して超音波トランスデューサコネクタUTCに接続された検出器であってもよい。その結果、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに接続され、第2の電気コネクタSECがコンソールコネクタCCに接続されるときに、増幅器AMPが、検出された超音波信号を増幅し、これらを増幅器AMP及び電気ケーブルECABを介して、コンソールに接続されたコンソールコネクタCCに送信する。コンソールは、超音波場を生成するよう構成されたビームフォーミング超音波撮像プローブと通信可能であり、プロセッサを含む。このプロセッサは、ビームフォーミング超音波撮像プローブの超音波場に対応する再構成された超音波画像を提供し、ビームフォーミング超音波撮像プローブと超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づき、超音波場に対する超音波検出器の超音波トランスデューサの位置を計算し、計算された超音波トランスデューサの位置に基づき、再構成された超音波画像内にアイコンを提供するよう構成される。検出された信号を処理し、検出された超音波信号の飛行時間と、最大信号が検出されたビームフォーミング超音波撮像プローブの対応するビームとに基づき、トランスデューサの位置を決定するための好適な技術は、Jay Mung、Francois Vignon、及びAmeet Jainによる「A Non−disruptive Technology for Robust 3D Tool Tracking for Ultrasound−Guided Interventions」、MICCAI 2011、Part I、LNCS 6891、pp.153−160、2011、A.Martel及びT.Peters(編集)においてより詳細に開示される。
【0030】
図6は、延長ケーブルEXC2と、コンソールCONと、コンソールコネクタCCとを含むシステムSYSを示す。コンソールCONはオプションで、上記超音波ベースの位置追跡システムの機能を含んでもよい。システムSYSは、延長ケーブルEXC2、コンソールCON、コンソールコネクタCCとを有する。コンソールCONは、コンソールコネクタCCと第2の電気コネクタSECとを介して延長ケーブルEXC2に接続されている。コンソールCONは、延長ケーブルEXC2の第3の電気導体TCONを介して電圧レベルV1、V2、V3を受け取り、i)電気回路ECCTが、第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続されていないことに対応する電圧レベルV1を調整された電圧レベルV'1へと所定の電圧分シフトする。この電圧シフトを提供するために、例えば、電圧レベルシフタ又はプルアップ抵抗が使用されてもよい。コンソールCONは、a)対応する超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに接続された回数、及び/又はb)対応するコンソールコネクタCCが第2の電気コネクタSECに接続された回数、を示すカウント値を生成するカウンタCTRも含む。カウンタCTRは、専用のカウンタ集積回路であってもよいし、又はその機能はプロセッサにより実行されてもよい。カウンタCTRのカウント値は、電圧レベルV1、V2、V3及び調整された電圧レベルV'1に基づかれる。カウンタCTRはまた、第3の電気導体TCON及びコンソールコネクタCCを介して、電気回路ECCTのメモリMEMにカウント値を提供する。
【0031】
そうすることで、信頼性の高いシステムが提供される。なぜなら、メモリMEMの値を読み出すことで延長ケーブルの交換の必要性が評価されることができるからである。
【0032】
図6を更に参照して、システムSYSのコンソールCONは、プロセッサPROCを更に含んでもよい。プロセッサPROCは、プロセッサPROCにより実行されるとき、プロセッサコンソールCONと電気回路ECCTの増幅器AMPとの間で受信及び/又は送信された電気信号をプロセッサPROCが処理することをもたらす命令を含む。プロセッサPROCが、カウント値が第1のカウント条件を満たす場合には電気信号を処理し、カウント値が第2のカウント条件を満たす場合には電気信号の処理を抑制することを、この命令はもたらす。
【0033】
例えばカウント値が所定値を超えた後に処理を抑制することで、システムの信頼性が向上されることができる。なぜなら、延長ケーブルESC2の交換の必要性に関してユーザは警告されることができるからである。
【0034】
代替的な実施形態では、装置が提供される。この装置は、
図1又は
図2のそれぞれの延長ケーブルEXC1又はEXC2と、コンソールCONと、コンソールコネクタCCとを含む。コンソールCONは更に、命令を含むプロセッサPROCを含み、この命令は、プロセッサPROCで実行されると、複数状態出力MSOPの実際の電圧レベルに基づき、第1の電気コネクタFECと対応する超音波トランスデューサコネクタUTCとの間の接続状態をプロセッサPROCが決定することをもたらす。プロセッサPROCは、更に、i)上記状態を例えばユーザに示し、並びに/又はii)上記接続状態に基づき、上記プロセッサと電気回路ECCTの増幅器AMPとの間で受信及び/若しくは送信された電気信号を処理するよう構成される。現在の、又はカレントの接続状態は例えば、ディスプレイ上に、例えばアイコンとして、又は代替的に発光ダイオードのようなインジケータランプを介して示されることができる。超音波トランスデューサの位置が超音波画像に対して示される前述の追跡アプリケーションにおいて、現在の状態が接続状態ii)に対応する、即ち、電気回路ECCTが第2の電気コネクタSECを介してコンソールコネクタCCに電気的に接続され、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されていないと決定される場合、アイコンの表示は例えば抑制されることができる。有利には、これは、超音波トランスデューサコネクタUTCが第1の電気コネクタFECに電気的に接続されていないとき、超音波トランスデューサの位置を誤って解釈する危険性を低減する。
【0035】
要約すると、延長ケーブルが提供される。上記延長ケーブルは、対応する超音波トランスデューサコネクタに接続するための第1の電気コネクタと、対応するコンソールコネクタに接続するための第2の電気コネクタと、電気回路と、電気ケーブルとを含む。電気回路は、複数状態出力を提供し、複数状態は、i)電気回路がコンソールコネクタに電気的に接続されていないこと、ii)上記電気回路が上記コンソールコネクタに電気的に接続され、上記超音波トランスデューサコネクタが上記第1の電気コネクタに電気的に接続されていないこと、及びiii)上記電気回路が、上記コンソールコネクタに電気的に接続され、上記超音波トランスデューサコネクタが、上記第1の電気コネクタに電気的に接続されること、のそれぞれに対応する異なる電圧レベルである。
【0036】
延長ケーブルに関連して、様々な実施形態及びオプションが記載されてきたが、様々な実施形態は、更なる有利な効果を達成するために組み合わせられることができることに留意されたい。請求項におけるいかなる参照符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【0037】
本書に開示された方法ステップのいずれかは、プロセッサ上で実行されると、プロセッサが斯かる方法ステップを実行することをもたらす命令の形で記録されていてもよい。命令は、コンピュータプログラムに格納されていてもよい。コンピュータプログラムは、専用のハードウェアだけでなく、適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアにより提供されてもよい。プロセッサにより提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサにより提供され、単一の共有プロセッサにより提供され、又は複数の個別のプロセッサにより提供され、そのいくつかは共有され得る。更に、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアのみを指すと解釈されるべきではなく、以下に限定されるものではないが、デジタルシグナルプロセッサ「DSP」ハードウェア、ソフトウェアを格納するためのリードオンリメモリ「ROM」、ランダムアクセスメモリ「RAM」、不揮発性ストレージなどを黙示的に含むことができる。更に、本発明の実施形態は、コンピュータ又は任意の命令実行システムにより、又はこれらと接続して使用するためのプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能又はコンピュータ読み出し可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムの形態をとることができる。本書の目的のために、コンピュータ使用可能な又はコンピュータ読み出し可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスにより、又はこれらと接続して使用するためのプログラムを含み、保存し、通信し、伝搬し、又は転送することができる任意の装置であり得る。媒体は、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線的、又は半導体システム、装置、デバイス、又は伝搬媒体であってもよい。コンピュータ読み出し可能な媒体の例は、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスク、ランダムアクセスメモリ「RAM」、リードオンリメモリ「ROM」、リジッド磁気ディスク、及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、コンパクトディスク−リードオンリメモリ「CD−ROM」、コンパクトディスク−リード/ライト「CD−R/W」、ブルーレイ(登録商標)及びDVDを含む。