DE102005003823B4

DE102005003823B4 - Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung

Info

Publication number: DE102005003823B4
Application number: DE102005003823A
Authority: DE
Inventors: Toshizumi Tanaka
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2025-01-28
Also published as: DE102005003823A1; US7828736B2; US20050165314A1

Abstract

Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung mit einem Ultraschallsignalgeber (2), der aus einer Anordnung von Signalgeberelementen (T1, ..., T32) in einer vorgegebenen Richtung aufgebaut und zur Durchführung einer elektronischen Abtastung durch sequentielles Ansteuern mehrerer nebeneinander angeordneter Signalgeberelemente (T) zum Herbeiführen einer in Wechselwirkung stehenden, gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung geeignet ist, wobei die Signalgeberelemente (T1, ..., T32) in der Richtung der Signalgeberanordnung in ein Paar von Signalgeberbaugruppeneinheiten unterteilt sind, jedes der Signalgeberelemente (T1, ..., T32) eine getrennt von den anderen Signalgeberelementen (T1, ..., T32) mit einer Ultraschallsignalsende- und Empfangsleitung verbundene, separate Elektrode (S1, ..., S32) und eine mit einer gemeinsamen Elektrode eines oder mehrerer weiterer Signalgeberelemente (T1, ..., T32) verbundene gemeinsame Elektrode (D1, ..., D4) aufweist und mehrere separat mit den separaten Elektroden (S1, ..., S32) der jeweiligen Signalgeberelemente (T1, ..., T32) verbundene Signalleitungen (7) jeweils mit einer Signalleitung (7) von einem Signalgeberelement (T1, ..., T32) an einer entsprechenden Position in der anderen Signalgeberbaugruppeneinheit kurzgeschlossen und zusammen mit dem selben Verdrahtungskabel (8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsignalgeber als Ultraschallabtastkopf (2) am vorderen Ende eines Einführschlauchs (1) eines Endoskops vorgesehen ist, und dass das Ultraschalldiagnoseinstrument ferner eine filmartige Leiterplatte (20) mit Kontaktpunkten (M1, ..., M32) zum Anschließen der separaten Elektroden (S1, ..., S32) der Signalgeberelemente (T1, ..., T32), mit Kontaktpunkten (N1, ..., N16) zum Anschließen der Verdrahtungskabel (8) und mit Verdrahtungsleitungen (P1, ..., P32) aufweist, wobei die Verdrahtungsleitungen (P1, ..., P32) die Kontaktpunkte (M1, ..., M32) zum Anschließen der separaten Elektroden der Signalgeberelemente so mit den Kontaktpunkten (N1, ..., N16) zum Anschließen der Verdrahtungskabel verbinden, dass sie die Signalleitungen der separaten Elektroden (S1, ..., S32) kurzschließen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft ein Ultraschalldiagnoseinstrument zur Verwendung im medizinischen Bereich zur Untersuchung des inneren Gewebes des Körpers und insbesondere ein Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung mit einer Anordnung zahlreicher Ultraschallsignalgeberelemente, die für gleichzeitige oder zeitversetzte Sende- und Empfangsvorgänge nacheinander angesteuert werden. Ein Ultraschalldiagnoseinstrument mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der US 5 443 070 A bekannt.
Stand der Technik
Ultraschalldiagnosevorrichtungen werden im medizinischen Bereich zur Untersuchung des inneren Körpergewebes von Patienten verwendet. Ultraschalldiagnosevorrichtungen sind als Vorrichtungen zur Erfassung topographischer Ultraschallbilder des inneren Körpergewebes durch die Verarbeitung von Echosignalen von durch Ultraschallsignalgeberelemente zu einem inneren Körperteil von besonderem Interesse gesendeten Ultraschallimpulsen konstruiert. Die Ultraschallsignalgeberelemente sind so angeordnet, daß sie entweder mittels einer mechanischen Abtastung oder mittels einer elektronischen Abtastung eine Abtastung eines vorgegebenen Bereichs ausführen.
Bei einer Ultraschalldiagnosevorrichtung zur elektronischen Abtastung ist ein Ultraschallsignalgeber beispielsweise aus einer großen Anzahl an linear, bogenförmig, zylindrisch oder in einer ebenen Matrixanordnung angeordneten Signalgeberelementen zusammengesetzt. Eine Ultraschallabtastung erfolgt durch Anordnen des Ultraschallsignalgebers an einer vorgegebenen Position und sequentielles Ansteuern der Ultraschallsignalgeberelemente. In einigen Fällen werden die Ultraschallimpulse zum Senden von Ultraschallimpulsen mit einem bestimmten Strahlendurchmesser oder zum Fokussieren der Ultraschallimpulse auf eine bestimmte Tiefe von mehreren Signalgeberelementen gleichzeitig oder mit vorgegebenen zeitlichen Verzögerungen gesendet.
In diesem Zusammenhang tritt bei einem Ultraschallsignalgeber, der, wie vorstehend erwähnt, aus einer großen Anzahl an Signalgeberelementen zusammengesetzt ist, zusätzlich zu dem komplizierten Aufbau das Problem auf, daß es unvermeidlich ist, ein Kabel mit einem großen Durchmesser vorzusehen, das ein Bündel aus zahlreichen festen Drähten zum Herstellen von Drahtverbindungen zu und von den jeweiligen Signalgeberelementen enthält. Abgesehen vom Senden von Ultraschallimpulsen von außerhalb des Körpers des Patienten ist die Verwendung eines dicken Kabels bei einer Ultraschallsonde mit einem Ultraschallsignalgeber am vorderen Ende eines in eine Körperöffnung eines Patienten einzuführen Einführabschnitts nicht wünschenswert, da das dicke Kabel nicht nur die Manövrierbarkeit der Sonde beim Einführen in den Körper des Patienten verschlechtert, sondern dem Patienten auch größere Schmerzen bereitet.
Hinsichtlich des Verdrahtungssystems für eine große Anzahl an angeordneten Signalgeberelementen wurden Versuche unternommen, die Anzahl der Drähte durch Unterteilen der Signalgeberelemente in einer Anordnung mit Ausnahme der (nachstehend als „einander zur gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung zugeordnete Signalgeberelemente” bezeichneten) gleichzeitig oder mit vorgegebenen zeitlichen Verzögerungen angesteuerten Signalgeberelemente in Gruppen und Verwenden gemeinsamer Drähte für die Gruppen von Signalgebern zu verringern, wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 2003-319938 offenbart. Gemäß diesem Stand der Technik werden nämlich die Drahtverbindungen mit einer großen Anzahl an angeordneten Signalgeberelementen unter Verwendung von Schaltelementen hergestellt. Die Signalleitungen zu den Signalgeberelementen in einer Anordnung werden alle sechs oder sechzehn Signalgeberelemente kurzgeschlossen.
Durch das vorstehend erwähnte Verdrahtungssystem gemäß dem Stand der Technik wurde die Anzahl der Drähte erfolgreich verringert, es besteht jedoch nach wie vor das Problem, daß die Verwendung von Schaltelementen für die jeweiligen Signalleitungen einen Ultraschallsignalgeber zur Folge hat, der eine kompliziertere Konstruktion aufweist und größer ist. Wenn der Ultraschallsignalgeber in ein einzuführendes Ultraschalldiagnoseinstrument eingebaut ist, wird der vordere Endabschnitt eines einzuführenden Schlauchs im Hinblick auf die Manövrierbarkeit des Instruments beim Einführen in eine Körperöffnung zu sperrig.
Die US 5,443,070 A beschreibt ein Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung mit einem Ultraschallsignalgeber der aus einer Anordnung von Signalgeberelementen in einer vorgegebenen Richtung aufgebaut und zur Durchführung einer elektronischen Abtastung durch sequentielles Ansteuern mehrerer nebeneinander angeordneter Signalgeberelemente zum Herbeiführen einer in Wechselwirkung stehenden, gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung geeignet ist, wobei die Signalgeberelemente in der Richtung der Signalgeberanordnung in ein Paar von Signalgeberbaugruppeneinheiten unterteilt sind, jedes der Signalgeberelemente eine getrennt von den anderen Signalgeberelementen mit einer Ultraschallsignalsende- und Empfangsleitung verbundene, separate Elektrode und eine mit einer gemeinsamen Elektrode eines oder mehrerer weiterer Signalgeberelemente verbundene gemeinsame Elektrode aufweist und mehrere separat mit den separaten Elektroden der jeweiligen Signalgeberelemente verbundene Signalleitungen jeweils mit einer Signalleitung von einem Signalgeberelement an einer entsprechenden Position in der anderen Signalgeberbaugruppeneinheit kurzgeschlossen und zusammen mit dem selben Verdrahtungskabel verbunden sind.
Dieses Gerät ist nicht für die Einführung in eine Körperöffnung geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der vorstehend dargelegten Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung mit einem Verdrahtungssystem, für das eine drastisch verringerte Anzahl an Drähten verwendet wird, und Signalgeberelemente eines Ultraschallsignalgebers zu schaffen, die eine Verringerung des Durchmessers eines Kabels aus Signalleitungen ermöglichen, um somit ein Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung mit einem in eine Körperöffnung eines Patienten einzuführbaren Einführschlauch mit einem verringerten Durchmesser zu schaffen.
Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Die Unteransprüche sind durch Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann bei einem Ultraschallsignalgeber, der aus zwei Signalgeberbaugruppeneinheiten aufgebaut ist, die Anzahl der Verdrahtungskabel im Vergleich zur Gesamtanzahl der separaten Elektroden der angeordneten Signalgeberelemente auf die Hälfte reduziert werden. Dementsprechend kann die Anzahl der Verdrahtungskabel bei einem aus drei oder vier Signalgeberbaugruppeneinheiten zusammengesetzten Ultraschallsignalgeber auf 1/3 bzw. 1/4 der Gesamtanzahl der separaten Elektroden der Signalgeberelemente verringert werden. Indem eine gemeinsame Elektrode in einer Signalgeberbaugruppeneinheit im eingeschalteten Zustand gehalten wird, während eine gemeinsame Elektrode in einer weiteren Signalgeberbaugruppeneinheit im ausgeschalteten Zustand gehalten wird, können nämlich die angeordneten Signalgeberelemente in einem Modus der in Wechselwirkung stehenden gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung nacheinander angesteuert werden. Dies bedeutet, daß das Verdrahtungssystem zur Ansteuerung mehrerer in Wechselwirkung stehender Signalgeberelemente in einer einzelnen Signalgeberbaugruppeneinheit ohne eine Ansteuerung weiterer kurzgeschlossener Signalgeberelemente in einer weiteren Signalgeberbaugruppeneinheit geeignet ist.
In diesem Fall wird es bei der gleichzeitigen Ansteuerung mehrerer, in einem Übergangsabschnitt zwischen der vorhergehenden und der nachfolgenden Signalgeberbaugruppeneinheit angeordneter Signalgeberelemente nötig, die gemeinsamen Elektroden beider Signalgeberbaugruppeneinheiten einzuschalten. Daher können andere Signalgeberelemente als die Zielsignalgeberelemente gleichzeitig angetrieben werden. Um dies zu verhindern, ist der Ultraschallsignalgeber so konstruiert, daß er mit den Signalgeberelementen in der weiteren Signalgeberbaugruppeneinheit fortfährt, wobei die Ansteuerung der Signalgeberelemente im Übergangsabschnitt übergangen und die Ultraschallsignale in dem ausgelassenen Übergangsabschnitt auf der Grundlage der vorhergehenden und nachfolgenden Ultraschallsignale interpoliert werden. Insbesondere in einem Fall, in dem zwei Signalgeberelemente in einem Modus der gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung angesteuert werden, können durch Interpolation nur einer Signalleitung ziemlich genaue Ultraschallsignale erhalten werden.
Wird eine größere Anzahl an Signalgeberelementen in einem Modus der in Wechselwirkung stehenden gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung angesteuert, wird es jedoch erforderlich, die Signalgeberelemente im Übergangsabschnitt zwischen zwei Signalgeberbaugruppeneinheiten tatsächlich anzusteuern ohne sie zu übergehen, um genauere Ultraschallbilder zu erhalten, während die Signalverarbeitung vereinfacht wird. Zu diesem Zweck sind die gemeinsamen Elektroden der Signalgeberelemente in jeder Signalgeberbaugruppeneinheit in gemeinsame Elektroden der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppe unterteilt, die jeweils mit einem oder mehreren Signalgeberelementen verbunden sind, und eine unabhängige Schalteinrichtung ist in jedes einzelne der Verdrahtungskabel zu den gemeinsamen Elektroden der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppe jeder Signalgeberbaugruppeneinheit eingesetzt. In diesem Fall werden bei der Ansteuerung der mehreren Signalgeberelemente im Übergangsabschnitt zwischen zwei Signalgeberbaugruppeneinheiten eine gemeinsame Elektrode der nachfolgenden Gruppe in einer vorhergehenden Signalgeberbaugruppeneinheit und eine gemeinsame Elektrode der vorhergehenden Gruppe in einer nachfolgenden Signalgeberbaugruppeneinheit eingeschaltet.
Die Verdrahtungskabel sind direkt an die Elektroden der jeweiligen Signalgeberelemente angeschlossen. Die Verdrahtungskabel sind unter Verwendung einer flexiblen Leiterplatte, beispielsweise einer filmartigen flexiblen Leiterplatte, mit den Signalgeberelementen verbunden. Eine filmartige Leiterplatte wird um das Rückseitenmaterial einer Signalgeberanordnung gewickelt. Die filmartige Leiterplatte weist in bezug auf ein auf der Vorderseite des Films ausgebildetes Verdrahtungsmuster an ihrem mittleren Abschnitt und an den gegenüberliegende Seitenkantenabschnitte in Reihen angeordnete Elektroden auf. In diesem Fall kann ein Verdrahtungsmuster auf der Rückseite des Verdrahtungsfilms erzeugt werden. Sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der filmartigen Verdrahtungsplatte können nämlich als Oberflächenbereich zur Erzeugung eines Verdrahtungsmusters verwendet werden. Sind Elektroden auf der Vorderseite der filmartigen Verdrahtungsplatte vorgesehen, können an zum Anschließen der jeweiligen Elektroden geeigneten Punkten Leitungen des Verdrahtungsmusters auf die Vorderseite hinausgeleitet werden.
Bei einem Ultraschallsignalgeber mit zweiunddreißig Signalgeberelementen in einer linearen Anordnung, bei dem drei Signalgeberelemente gleichzeitig angesteuert werden, sind beispielsweise die ersten sechzehn Signalgeberelemente in der Anordnung zu einer ersten Signalgeberbaugruppeneinheit gruppiert, und die nächsten sechzehn Signalgeberelemente, d. h. die Signalgeberelemente von der siebzehnten Position bis zu dem Signalgeberelement in der zweiunddreißigsten Position, sind zu einer zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit gruppiert. Die Signalleitungen zu den separaten Elektroden der Signalgeberelemente in der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit sind jeweils unter Verwendung eines einzelnen Verdrahtungskabels, d. h. von Kurzschlußsignalleitungen des Signalgebers Nr. 1 und des Signalgebers Nr. 17, des Signalgebers Nr. 2 und des Signalgebers Nr. 18, des Signalgebers Nr. 3 und des Signalgebers 19, etc., mit einer Signalleitung zu der separaten Elektrode eines Signalgeberelements an einer entsprechenden Position in der zweiten Signalgeberbaugrupgruppeneinheit kurzgeschlossen. Dementsprechend kann die Anzahl der an die jeweiligen separaten Elektroden der Signalgeberelemente anzuschließenden Verdrahtungskabel halbiert werden. Andererseits sind hinsichtlich der gemeinsamen Elektroden die beiden ersten Signalgeberelemente jeder Signalgeberbaugruppeneinheit unabhängig an die gemeinsame Elektrode der vorhergehenden Gruppe angeschlossen, während die restlichen Signalgeberelemente der Baugruppeneinheit mit der gemeinsamen Elektrode der nachfolgenden Gruppe verbunden sind. Die Verdrahtungskabel von den gemeinsamen Elektroden der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppe werden jeweils von einem unabhängigen Schaltelement ein- und ausgeschaltet. In diesem Fall besteht nicht die Notwendigkeit, die Schaltelemente in der Nähe der Signalgeberelemente anzuordnen. Die Schaltelemente können nämlich auf der Seite einer Ansteuersteuerung angeordnet sein. Beim Ansteuern der Signalgeberelemente der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit werden die Schaltelemente der gemeinsamen Elektroden der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppe der ersten Baugruppeneinheit eingeschaltet, während die übrigen Schaltelemente, die mit den gemeinsamen Elektroden der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppe der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit verbunden sind, ausgeschaltet werden. Beim gleichzeitigen Ansteuern des letzten Signalgeberelements der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit und des ersten Signalgeberelements der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit wird die gemeinsame Elektrode der vorhergehenden Gruppe der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit ausgeschaltet, während sowohl die gemeinsame Elektrode der nachfolgenden Gruppe der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit als auch die gemeinsame Elektrode der vorhergehenden Gruppe der zweiten Baugruppeneinheit eingeschaltet und die gemeinsame Elektrode der nachfolgenden Gruppe der zweiten Baugruppeneinheit im ausgeschalteten Zustand gehalten werden. Ferner werden bei der Aktivierung der Signalgeberelemente der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit die gemeinsamen Elektroden sowohl der vorhergehenden als auch der nachfolgenden Gruppe der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit eingeschaltet, während die gemeinsamen Elektroden der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppe der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit im ausgeschalteten Zustand gehalten werden.
Die mit einem Verdrahtungskabel kurzgeschlossenen, separaten Elektroden müssen in den unterschiedlichen Signalgeberbaugruppeneinheiten nicht notwendiger Weise an den gleichen Positionen angeordnet sein. Kurz ausgedrückt sind die Signalleitungen der Signalgeberelemente, die einander nicht für eine gleichzeitige Aktivierung zugeordnet sind, kurzgeschlossen und mit einem Verdrahtungskabel verbunden. Die Anzahl der Signalgeberbaugruppeneinheiten beträgt zwei oder mehr, d. h. sie kann drei oder vier betragen. Ferner hängt die Anzahl der mit einer gemeinsamen Elektrode verbundenen Signalgeberelemente von der Anzahl der Signalgeberelemente ab, die einander für eine gleichzeitige Aktivierung zugeordnet sind, und kann nicht kleiner als um zwei weniger als die Anzahl der gleichzeitig zu aktivierenden Signalgeberelemente sein. Anderenfalls kann den gemeinsamen Elektroden der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppen beispielsweise eine übereinstimmende Anzahl an Signalgeberelementen zugeordnet werden. In dieser Hinsicht ist eine gemeinsame Elektrode der vorhergehenden Gruppe jeder Signalgeberbaugruppeneinheit mit einem einzelnen Signalgeberelement verbunden, wenn zwei Signalgeberelemente gleichzeitig angesteuert werden, und die restlichen sind mit einer gemeinsamen Elektrode der nachfolgenden Gruppe verbunden. Streng genommen kann die mit einem einzelnen Signalgeberelement verbundene, gemeinsame Elektrode der vorhergehenden Gruppe nicht als „gemeinsame Elektrode” betrachtet werden, sie arbeitet jedoch auf die gleiche Weise wie die gemeinsame Elektrode der nachfolgenden Gruppe. Daher sollte sie funktionell als gemeinsame Elektrode betrachtet werden, obwohl sie mit nur einem Signalgeberelement verbunden ist.
Die vorstehend aufgeführten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden, genauen Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen hervor, die beispielhaft einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht als auf die bestimmten Ausführungen begrenzt interpretiert werden darf,
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschalldiagnoseinstruments, das auf ein Ultraschallendoskop angewendet wird und in den vorderen Endabschnitt eines verlängerten Einführschlauchs eingebaut ist;
2 ein Verdrahtungsdiagramm eines Ultraschallsignalgebers;
3 eine schematische Seitenansicht des mit einer filmartigen Leiterplatte versehenen Ultraschallsignalgebers;
4 eine schematische Ansicht der filmartigen Leiterplatte;
5 eine schematische Darstellung, die die Art der Verdrahtungskabel zwischen den separaten Elektroden zeigt;
6 eine Übersicht über die zeitliche Abstimmung einer Verzögerung, die als Beispiel einer Verzögerungssteuerung durch eine Verzögerungsschaltung gezeigt wird;
7 ein Verdrahtungsdiagramm eines Ultraschallsignalgebers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine schematische Ansicht einer filmartigen Leiterplatte mit Verdrahtungsmustern auf Vorder- und Rückseite;
9 eine schematische perspektivische Ansicht eines radial angeordneten Ultraschallsignalgebers und
10 eine diagrammartige Ansicht einer filmartigen Leiterplatte zur Verwendung auf dem Ultraschallsignalgeber gemäß 9.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen anhand der bevorzugten Ausführungsformen genauer beschrieben. In 1 ist der vordere Endabschnitt eines Einführschlauchs eines Ultraschallendoskops gezeigt, der das erfindungsgemäße Ultraschalldiagnoseinstrument verkörpert. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Ultraschalldiagnoseinstruments ist nicht auf Ultraschallsonden und Endoskope beschränkt. Das erfindungsgemäße Ultraschalldiagnoseinstrument kann nämlich nicht nur als einzuführendes Diagnoseinstrument eingesetzt werden, das Abtastungen in Körperöffnungen durchführt, wie ein Endoskop, sondern auch als externes Diagnoseinstrument, das durch die äußere Haut eines Patienten das innere Gewebe des Körpers abtastet.
In 1 bezeichnet 1 einen Einführschlauch zur Einführung in eine Körperöffnung eines Patienten. An der Vorderseite eines starren vorderen Endabschnitts 1a des Einführschlauchs 1 ist eine Ultraschallsignalgeberbaugruppe 2 montiert. Am nahegelegenen Ende einer Abwärtsneigung hinter der der Ultraschallbaugruppe 2 ist der starre vordere Endabschnitt mit einem halbkreisförmigen, schräg zurückgeneigten Wandabschnitt mit Beleuchtungsfenstern 3 und einem Sichtfenster 4 im nahegelegenen Endabschnitt versehen, in dem ein endoskopischer Überwachungsmechanismus untergebracht ist. Zwischen der Ultraschallsignalgeberbaugruppe 2 des Ultraschalldiagnoseinstruments und dem endoskopischen Überwachungsmechanismus ist eine Auslaßöffnung 5 eines Biopsiekanals vorgesehen, durch die ein Biopsieinstrument bzw. ein chirurgisches Instrument in eine untersuchte Körperöffnung eingeführt wird.
Der Ultraschallsignalgeber 2 ist aus einer großen Anzahl an Signalgeberelementen T aufgebaut, die von einem nahe gelegenen Basisendabschnitt bis zu einem entfernten, vorderen Ende des starren vorderen Endabschnitts 1a angeordnet sind. Bei dem gezeigten besonderen Beispiel sind die Signalgeberelemente T in einer konvexen Bogenform angeordnet, die für sogenannte konvex elektronische Ultraschallabtastungen geeignet ist. Nichtsdestotrotz können die Signalgeberelemente des Ultraschallsignalgebers in anderen Richtungen oder Formen angeordnet sein. Die Signalgeberelemente können beispielsweise in einer linearen oder zylindrischen Form oder anderenfalls matrixartig in der X- und Y-Richtung angeordnet sein.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Ultraschallsignalgeber 2 aus einer Anordnung aus einer großen Anzahl an Signalgeberelementen T aufgebaut. Im Falle der gezeigten, besonderen Ausführungsform weist der Ultraschallsignalgeber 2 eine Anordnung von 32 Signalgeberelementen auf, wie in 2 gezeigt. Im allgemeinen weist ein Signalgeberelement T eine Elektrode S auf einer Seite und eine Elektrode D auf der anderen Seite auf. Durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung an die Elektrode S und gleichzeitiges Halten der Elektrode D auf dem Erdpotential wird ein Ultraschallimpuls in den Körper eines Patienten gesendet, um Echos vom inneren Körpergewebe zu empfangen. Dementsprechend muß eine separate Drahtverbindung zur Elektrode S an jedem einzelnen der Signalgeberelemente T in der Anordnung hergestellt werden, doch die Elektroden D auf der anderen Seite der Signalgeberelemente T können an einen einzelnen Draht einer gemeinsamen Elektrode angeschlossen sein. Die Anzahl der Ultraschallsignalgeberelemente muß so weit wie möglich erhöht werden, um auf einem Überwachungsbildschirm ein klares Ultraschallbild mit einer hohen Auflösung zu erhalten.
Die Festdrähte von den Signalgeberelementen T werden durch den Einführschlauch 1 geführt und erstrecken sich bis zu einem Ultraschallbildüberwachungsbildschirm. Insbesondere wenn das Ultraschalldiagnoseinstrument auf ein Endoskop mit einem Festkörperbildsensor in einem endoskopischen Bildaufnahmesystem angewendet wird, müssen die Festdrähte vollständig abgeschirmt werden, um die schwachen Signale der empfangenen Ultraschallechos zu übertragen, ohne ein Rauschen von den Festdrähten zum und vom Festkörperbildsensor aufzunehmen, die ebenfalls durch den endoskopischen Einführungsschlauch 1 geführt werden. Normalerweise wird für die Verdrahtung jeder einzelnen Elektrode S ein koaxiales Kabel verwendet, so daß der Innenraum des Einführschlauchs hauptsächlich von Verdrahtungskabeln vom Ultraschallsignalgeber 2 eingenommen wird.
Erfindungsgemäß wurden bei der Erhöhung der Anzahl der Signalgeberelemente T des Ultraschallsignalgebers 2 Versuche unternommen, den Durchmesser des Einführungsschlauchs 1 zu minimieren.
Bei dem in 2 beispielhaft dargestellten Ultraschallsignalgeber 2 wird eine Baugruppe aus 32 Signalgeberelementen T verwendet. Die 32 Signalgeberelemente T sind jeweils durch die Bezugszeichen T1 bis T32 bezeichnet, während die einzelnen, mit den Signalgeberelementen T verbundenen Elektroden S durch die Bezugszeichen S1 bis S32 bezeichnet sind. Von den 32 Signalgeberelementen T sind die Signalgeberelemente T1 bis T16 zu einer ersten Signalgeberbaugruppeneinheit und die Signalgeberelemente T17 bis T32 zu einer zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit gruppiert. Im Hinblick auf die gemeinsamen Elektroden D sind die Signalgeberelemente T1 und T2 der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit mit der gemeinsamen Elektrode D1 der vorhergehenden Gruppe verbunden, während die Signalgeberelemente T3 bis T16 der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit mit der gemeinsamen Elektrode D2 der nachfolgenden Gruppe verbunden sind. Andererseits sind die Signalgeberelemente T17 und T18 der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit mit der gemeinsamen Elektrode D3 der vorhergehenden Gruppe verbunden, und die Signalgeberelemente T19 bis T20 der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit sind mit der gemeinsamen Elektrode D4 der nachfolgenden Gruppe verbunden.
In 3 ist die Konstruktion des Ultraschallsignalgebers 2 gezeigt. In diesem Fall sind die 32 Signalgeberelemente T des Ultraschallsignalgebers 2 in der zur Ebene der Figur senkrechten Richtung angeordnet. Die Anordnung der Signalgeberelemente T weist die Form einer mehrschichtigen Laminatstruktur mit einer akustisch angeglichenen Schicht M und einer auf die äußere Seite der Signalgeberelemente T geschichteten akustischen Linse L auf, auf deren andere Seite ein Rückseitenmaterial B geschichtet ist. In diesem Fall sind die akustisch angeglichene Schicht M, die akustische Linse L und das Rückseitenmaterial B für sämtliche 32 Signalgeberelemente T1 bis T32 gemeinsam vorgesehen.
In 4 ist ein Beispiel einer auf dem Ultraschallsignalgeber 2 zu montierenden, flexiblen, filmartigen Leiterplatte 6 gezeigt. Wie aus 4 ersichtlich, weist die filmartige Leiterplatte 6 ein Verdrahtungsmuster auf einer flexiblen Kunstharzplatte auf. Das Verdrahtungsmuster auf der filmartigen Leiterplatte 6 ist so ausgebildet, daß Leitungsverbindungen zu den jeweiligen separaten Elektroden S hergestellt werden. Genauer enthält das Verdrahtungsmuster Kontaktpunkte C1 bis C16 für an die separaten Elektroden S1 und S17, die separaten Elektroden S2 und S18, die separaten S3 und S19, etc. anzuschließende Leitungen 7. So werden an den Kontaktpunkten C1 bis C16 sukzessive kurzgeschlossene Verdrahtungsleitungen zu den separaten Elektroden S1 bis S18 und kurzgeschlossene Verdrahtungsleitungen zu den separaten Elektroden S17 bis S32 angeschlossen. Zwischen Verbindungsleitungsabschnitten 6b und 6c zum Anschließen des Ultraschallsignalgebers 2, die zu den gegenüberliegenden Seitenkanten der filmartigen Leiterplatte 6 führen, ist eine Reihe von Kontaktpunkten C1 bis C16 im mittleren Bereich 6a der filmartigen Leiterplatte 6 vorgesehen, die eine vorgegebene Breite aufweist. Bei der Montage der filmartigen Leiterplatte 6 auf dem Ultraschallsignalgeber 2 wird die filmartige Leiterplatte 6 so angebracht, daß sie das Rückseitenmaterial des Ultraschallsignalgebers 2 umschließt. Die Verbindungsabschnitte 6b auf einer Seite der filmartigen Leiterplatte 6 werden aufgebondet, um jeweils elektrische Verbindungen zu den separaten Elektroden S1 bis S16 der Signalgeberelemente T1 bis T16 herzustellen, während die Verbindungsabschnitte 6c auf der anderen Seite der filmartigen Leiterplatte 6 ähnlich aufgebondet werden, um jeweils elektrische Verbindungen zu den separaten Elektroden S17 bis S32 der Signalgeberelemente T17 bis T32 herzustellen. Ferner wird der mittlere Bereich 6a der filmartigen Leiterplatte 6 so um die Rückseite und die Seiten des Rückseitenmaterials B gewikkelt, daß die freiliegenden Kontaktpunkte C1 bis C16 auf der Unter- bzw. Rückseite des Rückseitenmaterials B angeordnet sind. Wie aus 3 hervorgeht, sind dementsprechend auf der Rückseite des Ultraschallsignalgebers 2 Kerndrähte 8a der Verdrahtungskabel 8 der separaten Elektroden an die jeweiligen Kontaktpunkte C1 bis C16 angeschlossen.
Das vorstehend beschriebene Verdrahtungsmuster auf der filmartigen Leiterplatte 6 ermöglicht eine Verringerung der Anzahl der Verdrahtungskabel 8 zu den 32 separaten Elektroden S auf die Hälfte, d. h. die Verringerung der Anzahl der Verdrahtungskabel 8 auf 16 , also auf die Hälfte der Anzahl an Verbindungsleitungen 7. Jedes Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden ist mit zwei Verbindungsleitungen 7 verbunden, die mit zwei separaten Elektroden S verbunden sind. Die separaten Elektroden S1 bis S16 der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit sind jeweils einer der separaten Elektroden S17 bis S32 der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit zugeordnet. Anders ausgedrückt sind die separaten Elektroden der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit jeweils einer der separaten Elektroden an der entsprechenden Position in der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit zugeordnet.
Andererseits können die Leitungsverbindungen zu den gemeinsamen Elektroden D1 bis D4 mittels der filmartigen Leiterplatte 6 oder anderenfalls unter Verwendung unabhängiger Verdrahtungskabel 9 hergestellt werden. Werden jedoch Koaxialkabel als Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden verwendet, wie in 5 gezeigt, ist der Kerndraht jedes Koaxialkabels mit zwei Verbindungsleitungen 7 verbunden, und ein zwischen einer Isolierschicht 8b und einer Abdeckschicht 8c vorgesehener Litzendraht 8d kann als Übertragungspfad der gemeinsamen Elektroden D1 bis D4 verwendet werden. In einem derartigen Fall können die Verdrahtungskabel 9 für die gemeinsamen Elektroden von den gemeinsamen Elektroden D1 bis D4 mit den Litzendrähten an vier der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden verbunden sein, während die restlichen 28 Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden in vier Gruppen unterteilt und die Litzendrähte 8d an den Verdrahtungskabeln 8 für die separaten Elektroden jeder Gruppe miteinander verbunden werden. Genauer wird gemäß 2 ein Litzendraht 8d an einem der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden an der ersten und zweiten Position von oben mit der gemeinsamen Elektrode 8d und gleichzeitig mit einem Litzendraht 8d an dem anderen Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden verbunden. Ein Litzendraht 8d an einem der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden an der dritten bis achten Position ist mit der gemeinsamen Elektrode D2 und gleichzeitig mit Litzendrähten 8d an weiteren Verdrahtungskabeln 8 für die separaten Elektroden verbunden. Ein Litzendraht 8d an einem der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden an der neunten und zehnten Position ist mit der gemeinsamen Elektrode D3 und gleichzeitig mit einem Litzendraht 8d an dem weiteren Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden verbunden. Ferner ist der Litzendraht 8d an einem der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden an der elften bis sechzehnten Position mit der gemeinsamen Elektrode D4 und gleichzeitig mit Litzendrähten 8d an weiteren Verdrahtungskabeln 8 für die separaten Elektroden verbunden.
Ferner werden die vorstehend erwähnten sechzehn Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden (plus die vier Verdrahtungskabel 9 für die gemeinsamen Elektroden, wenn diese unabhängigen Verdrahtungskabel vorgesehen sind) in den Einführschlauch 1 des Endoskops geführt und von einem (nicht gezeigten) Kabel eingeschlossen, das aus dem Endoskop geführt wird und, wie in 2 gezeigt, an seinem entfernten äußeren Ende mit einem Stecker 1b endet, der abnehmbar an ein Ultraschallbildüberwachungsterminal 10 angeschlossen wird.
Wie in 2 schematisch gezeigt, weist das Ultraschallbildüberwachungsterminal 10 eine Sende- und Empfangsschaltung 11 auf, die einen Schalter 12 zum Umschalten zwischen einem Sende- und einem Empfangsmodus aufweist. Eine Verzögerungsschaltung 13 ist an die Senderseite der Sende- und Empfangsschaltung 11 angeschlossen. Sowie ein Ansteuerimpuls an die Verzögerungsschaltung 13 angelegt wird, werden in einem simultanen Aktivierungsmodus drei Signalgeberelemente T durch Ansteuerimpulse aktiviert. Die Ansteuerimpulse für die drei Signalgeberelemente T werden beispielsweise sequentiell verzögert, wie in 6 gezeigt, um die Richtwirkung der Ultraschallimpulse zu verändern oder ein Strahlenmuster zu steuern. Wird dies gewünscht, können jedoch auch alle drei Signalgeberelemente T der gleichzeitig aktivierten Gruppe gleichzeitig in den Sendezustand versetzt werden, oder der Sendezeitpunkt der Signalgeberelemente T an den vorhergehenden oder nachfolgenden Positionen kann in bezug auf den des Signalgeberelements T an der mittleren Position verschoben werden.
Andererseits ist ein Schaltelement 14 an jedes der Verdrahtungskabel 9 von den gemeinsamen Elektroden D1 bis D4 angeschlossen. Wenn das Schaltelement 14 eingeschaltet ist und über ein Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden ein Ansteuerimpuls an die Signalgeberelemente T angelegt wird, werden von den angesteuerten Signalgeberelementen T Ultraschallimpulse gesendet. So lange das Schaltelement 14 ausgeschaltet ist, wird von den Signalgeberelementen T nämlich selbst dann kein Ultraschallimpuls gesendet, wenn ein Ansteuerimpuls an sie angelegt wird.
Der Ultraschallsignalgeber 2 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann auf die folgende Weise für elektronische Ultraschallabtastungen verwendet werden. Bei der Durchführung einer Ultraschallabtastung werden drei aufeinander folgende Signalgeberelemente gleichzeitig angesteuert, oder es wird mindestens eines von drei aufeinander folgenden Signalgeberelementen in bezug auf die anderen Signalgeberelemente mit einer Verzögerung angesteuert.
Zuerst werden die Signalgeberelemente T1 bis T3 unter den dreiunddreißig Signalgeberelementen T angesteuert und in einen Sendezustand versetzt. Zu diesem Zweck werden die mit den Verdrahtungskabeln 9 für die gemeinsamen Elektroden zu der gemeinsamen Elektrode D1 für die vorhergehende Gruppe und der gemeinsamen Elektrode D2 für die nachfolgende Gruppe der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit verbundenen Schaltelemente 14 eingeschaltet, während die Verdrahtungskabel 9 zu der gemeinsamen Elektrode D3 der vorhergehenden Gruppe und der gemeinsamen Elektrode D4 der nachfolgenden Gruppe der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit ausgeschaltet werden. Dann wird von den separaten Elektroden S1 bis S3 jeweils ein Ansteuersignal an die Signalgeberelemente T1 bis T3 angelegt. Daraufhin wird von den Signalgeberelementen T1 bis T3 Ultraschall gesendet. Die mit den separaten Elektroden S1 bis S3 der Signalgeberelemente T1 bis T3 verbundenen Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden sind auch mit den separaten Elektroden S17 bis S19 der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit verbunden. Da die gemeinsame Elektrode D3 der vorhergehenden Gruppe und die gemeinsame Elektrode D4 der nachfolgenden Gruppe jedoch ausgeschaltet sind, wird von den Signalgeberelementen T17 bis T19 der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit kein Ultraschall gesendet.
Nach Abschluß des Sendens und Empfangens von Ultraschall durch die Signalgeberelemente T1 bis T3 werden die nachfolgenden Signalgeberelemente in der Reihenfolge der Signalgeberelemente T2 bis T4, der Signalgeberelemente T3 bis T5, etc. nacheinander angesteuert. Nach Abschluß des Sendens und Empfangens durch die Signalgeberelemente T14 bis T16 werden die Schaltelemente 14 der Verdrahtungskabel 9 für die gemeinsamen Elektroden von der gemeinsamen Elektrode D1 der vorhergehenden Gruppe der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit ausgeschaltet, während die Schaltelemente 14 der Verdrahtungskabel 9 für die gemeinsamen Elektroden von der gemeinsamen Elektrode D2 der nachfolgenden Gruppe eingeschaltet gehalten werden und sich die gemeinsamen Elektroden D3 und D4 für die vorhergehende und die nachfolgende Gruppe der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit jeweils im ein- bzw. im ausgeschalteten Zustand befinden. In diesem Zustand wird ein Ansteuersignal an die separaten Elektroden S15 und S17 angelegt, um die Signalgeberelemente T15 bis T17 anzusteuern. In einer (Übergangsphase von der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit zur zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit werden nämlich die gemeinsame Elektrode D2 der nachfolgenden Gruppe der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit und die gemeinsame Elektrode D3 der vorhergehenden Gruppe der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit im eingeschalteten Zustand gehalten. Dementsprechend ist die separate Elektrode S15 mit der separaten Elektrode S31 kurzgeschlossen, die separate Elektrode S16 ist mit der separaten Elektrode S32 kurzgeschlossen, und die separate Elektrode S17 ist mit der separaten Elektrode S1 kurzgeschlossen. Da sich jedoch die gemeinsamen Elektroden D1 und D2, die mit den Signalgeberelementen T1, T31 und T32 verbunden sind, im ausgeschalteten Zustand befinden, wird von den Signalgeberelementen T1, T31 und T32 kein Ultraschall gesendet. Die Signalgeberelemente T16 bis T18 werden unter ähnlichen Umständen angesteuert. Beim Ansteuern der Signalgeberelemente T16 bis T18 der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit werden die Schaltelemente 14 der Verdrahtungskabel 9 für die gemeinsamen Elektroden von den gemeinsamen Elektroden D3 und D4 der vorhergehenden und nachfolgenden Gruppe der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit im eingeschalteten Zustand gehalten, während die gemeinsamen Elektroden D1 und D2 der vorhergehenden und nachfolgenden Gruppe der ersten Signalgeberbaugruppeneinheit im ausgeschalteten Zustand gehalten werden. Zu diesem Zeitpunkt werden keine anderen Signalgeberelemente als T16 bis T18 angesteuert.
Obwohl der Ultraschallsignalgeber 2, wie vorstehend beschrieben, aus zweiunddreißig Signalgeberelementen T aufgebaut ist, kann der Einführschlauch 1 des Endoskops schmaler gehalten werden, da die Anzahl der im Einführschlauch 1 des Endoskops unterzubringenden Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden auf die Hälfte, d. h. auf sechzehn Kabel, verringert werden kann. Daneben ist die gemeinsame Elektrode in vier Teile unterteilt, so daß die Anzahl der Verdrahtungskabel 9 für die gemeinsamen Elektroden im Vergleich zum Aufbau des herkömmlichen Gegenstücks um drei erhöht wird. Nichtsdestotrotz kann die Gesamtzahl der im Inneren des Einführschlauchs 1 unterzubringenden Kabel drastisch reduziert werden. Zudem reicht es aus, nur sechzehn Verdrahtungskabel im Einführschlauch 1 vorzusehen, wenn Litzendrähte 8d in den Verdrahtungskabeln 8 für die separaten Elektroden zur Herstellung von Leitungsverbindungen zu den gemeinsamen Elektroden D verwendet werden. Sechzehn derartige Verdrahtungskabel können zu einem einzigen, schmalen Strang gebündelt und abgeschirmt durch den Einführschlauch 1 geführt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Ultraschallsignallgeberkonstruktion ist der Signalgeber so beschaffen, daß drei aufeinander folgende Signalgeberelemente gleichzeitig aktiviert werden. Wird dies gewünscht, kann dafür gesorgt werden, daß zwei Signalgeberelemente gleichzeitig aktiviert werden. In diesem Fall kann die gemeinsame Elektrode der vorhergehenden Gruppe in der ersten und der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit von einem einigen Ultraschallsignalgeberelement gebildet werden. Auf diese Weise müssen die gemeinsamen Elektroden der vorhergehenden und nachfolgenden Gruppe für mehrere Signalgeberelemente in jeder Signalgeberbaugruppeneinheit an eine Anzahl von Signalgeberelementen angeschlossen werden, die größer als die Anzahl der gleichzeitig aktivierten Signalgeberelemente minus eins ist. Dies bedeutet, daß die gemeinsame Elektrode an mehr als vier Signalgeberelemente angeschlossen ist, wenn fünf Signalgeberelemente gleichzeitig aktiviert werden. Wenn unter den sechzehn Signalgeberelementen sowohl der ersten als auch der zweiten Signalgeberbaugruppeneinheit jeweils acht Signalgeberelemente mit der gemeinsamen Elektrode der vorhergehenden und der nachfolgenden Gruppe verbunden sind, wie in 7 gezeigt, können dementsprechend die jeweiligen Signalgeberelemente nacheinander angesteuert werden, oder eine gewünschte Anzahl an Signalgeberelementen kann zu einem Zeitpunkt gleichzeitig angesteuert werden. Wenn nötig, können drei oder mehr Signalgeberbaugruppeneinheiten in den Ultraschallsignalgeber 2 eingebaut werden. In diesem Fall ist ein Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden mit einer Anzahl an separaten Elektroden verbunden, die der Anzahl der Signalgeberbaugruppeneinheiten entspricht.
In 8 ist nun eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Leitungen 7 als aufgedrucktes Muster auf einer filmartigen Leiterplatte vorgesehen, und die Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden sind direkt mit dem Ultraschallsignalgeber 2 verbunden. Daher sind auf der filmartigen Leiterplatte 20 Kontaktpunkte M zum Anschließen der jeweiligen separaten Elektroden S der Signalgeberelemente T sowie Kontaktpunkte N zum Anschließen der jeweiligen Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden und ein aufgedrucktes Verdrahtungsmuster P vorgesehen, das den Kontaktpunkt M mit den Kontaktpunkten N verbindet. In diesem Fall ist auf der Seite der Signalgeberelemente T die gleiche Anzahl an Kontaktpunkten M1 bis M32 wie an separaten Elektroden S der Signalgeberelemente T vorgesehen. Die Anzahl an Kontaktpunkten N1 bis N16 auf der Seite der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden ist halb so groß, wie die Anzahl der Kontaktpunkte M. Das Verdrahtungsmuster P besteht aus Verdrahtungsleitungen P1 bis P32, der gleichen Anzahl, wie der an Kontaktpunkten M auf der Seite der Signalgeberelemente T.
Die Leitungen 7 sind paarweise mit jedem der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden verbunden, wodurch sie einander zumindest an einigen Punkten kreuzen. Daher werden beide Seiten der filmartigen Leiterplatte 20 zum Aufbringen des Verdrahtungsmusters P verwendet. Im Übrigen sind die Kontaktpunkte N für die Verdrahtungskabel für die separaten Elektroden an quer verlaufenden Zwischenpositionen zwischen den Kontaktpunkten M, die in Abständen entlang den gegenüberliegenden Seitenkanten der filmartigen Leiterplatte 20 angeordnet sind, auf der filmartigen Leiterplatte 20 angeordnet. Dementsprechend sind die Kontaktpunkte M und N in drei Reihen angeordnet, die längs entlang den gegenüberliegenden Seitenkanten und der Mittellinie der filmartigen Leiterplatte 20 verlaufen und jeweils die gleiche Anzahl an Kontaktpunkten, d. h. jeweils acht Kontaktpunkte, enthalten.
Die Ultraschallsignalgeberelemente T weisen jeweils die Form eines kurzen Streifens mit einer vorgegebenen Länge auf. Unter den Signalgeberelementen T1 bis T32 in einer linearen Anordnung weisen die Signalgeberelemente an den Positionen, die einer ungeraden Zahl entsprechen, eine separate Elektrode auf, die in der Nähe des linken Endes eines streifenartigen Körpers angeordnet ist, während die Signalgeberelemente, deren Positionen einer geraden Zahl entsprechen, eine separate Elektrode aufweisen, die in der Nähe des rechten Endes des streifenartigen Körpers angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die separaten Elektroden abwechselnd am linken und am rechten Ende der angeordneten Signalgeberelemente T angeordnet sind. Die mit den separaten Elektroden S1 bis S16 der Signalgeberelemente T1 bis T16 verbundenen Leitungen P1 bis P16 des Verdrahtungsmusters sind auf der Vorderseite der filmartigen Leiterplatte 20 (der Seite, auf der die Kontaktpunkte M und N vorgesehen sind) ausgebildet, während die mit den separaten Elektroden S17 bis S32 der Signalgeberelemente T17 bis T32 verbundenen Leitungen P17 bis P32 des Verdrahtungsmusters auf der gegenüberliegenden Rückseite der filmartigen Leiterplatte 20 (auf der von der Seite mit den Kontaktpunkten M und N entfernten Seite) ausgebildet sind. Daher können sämtliche Leitungen des Verdrahtungsmusters auf der filmartigen Leiterplatte 20 gebildet werden, ohne daß sie einander kreuzen.
Da das Verdrahtungsmuster P, wie vorstehend beschrieben, teilweise auf der Vorderseite und teilweise auf der Rückseite der filmartigen Leiterplatte 20 ausgebildet ist, liegen sowohl die Kontaktpunkte M auf der Seite der Signalgeberelemente T als auch die Kontaktpunkte N auf der Seite der Verdrahtungskabel für die separaten Elektroden auf beiden Seiten der filmartigen Leiterplatte 20 frei. Daher können die jeweiligen, elektrisch mit den Leitungen P des Verdrahtungsmusters auf der Vorder- und Rückseite der filmartigen Leiterplatte 20 verbundenen Kontaktpunkte M und N beispielsweise durch Einfüllen eines leitfähigen Werkstoffs in Öffnungen erzeugt werden, mit denen die filmartige Leiterplatte 20 in bezug auf die Positionen der Leitungen P des Verdrahtungsmusters perforiert ist.
Daher kreuzen sich die Leitungen P des Verdrahtungsmusters beim Verbinden der Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden mit den separaten Elektroden S der Signalgeberelemente T mittels der filmartigen Leiterplatte 20 und beim Kurzschließen von zwei separaten Elektroden durch ein Verdrahtungskabel 8 für die separaten Elektroden auf die vorstehend beschriebene Weise an keinem Punkt. Da zudem die Kontaktpunkte M auf der Seite der Signalgeberelemente abwechselnd den einander gegenüberliegenden Seitenkanten der filmartigen Leiterplatte 20 zugeordnet sind, kann jeder Kontaktpunkt M auf einem verhältnismäßig breiten Bereich erzeugt werden, um das Einstellen der Position der filmartigen Leiterplatte 20 auf dem Ultraschallsignalgeber 2 zu vereinfachen, wodurch die Leiterplatte der Verdrahtungskabel für die separaten Elektroden genau auf dem Ultraschallsignalgeber 2 angebracht werden kann.
Ferner kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auf einen Ultraschallsignalgeber 30 mit einer großen Anzahl an Signalgeberelementen T angewendet werden, die in einer zylindrischen Anordnung angeordnet sind, wie in 9 gezeigt. In diesem Fall wird eine zylindrische, filmartige Leiterplatte 31 für die zylindrische Signalgeberanordnung verwendet. Wie in 10 gezeigt, sind die Kontaktpunkte M auf der Seite der Signalgeberelemente und die Kontaktpunkte N auf der Seite der Verdrahtungskabel für die separaten Elektroden auf die gleiche Weise mit den Leitungen P des Verdrahtungsmusters auf der Vorder- und der Rückseite der filmartigen Leiterplatte 31 verbunden.
In diesem Fall sind die Signalgeberelemente T in zwei Gruppen unterteilt. Die Signalgeberelemente sind nämlich in eine Gruppe I, die aus den Signalgeberelementen T1 bis T16 besteht, und eine Gruppe II unterteilt, die aus den Signalgeberelementen T17 bis T32 besteht. Wie in 10 gezeigt, weist die filmartige Leiterplatte 31 auf ihrer Vorderseite Kontaktpunkte M1 bis M16 zum Anschließen der separaten Elektroden S1 bis S16 der Signalgeberelemente T1 bis T16 und Kontaktpunkte M17 bis M32 mm Anschließen der separaten Elektroden S17 bis S32 der Signalgeberelemente T17 bis T32 auf. Die Kontaktpunkte N1 bis N16 für die Verdrahtungskabel für die separaten Elektroden sind jeweils mit den Leitungen P1 bis P16 des Verdrahtungsmusters verbunden. Die Leitungen P1 bis P16 des Verdrahtungsmusters sowie die Leitungen P17 bis P32 des Verdrahtungsmusters sind mit (in 10 durch einen schwarzen Punkt dargestellten) Leiterpunkten verbunden, die sich durch die filmartige Leiterplatte 31 erstrecken. Ferner sind die Leitungen P1 bis P16 des Verdrahtungsmusters über ein (durch gestrichelte Linien dargestelltes) auf der Rückseite der filmartigen Leiterplatte 31 ausgebildetes Verdrahtungsmuster mit einer entsprechenden der Leitungen P17 bis P32 des Verdrahtungsmusters kurzgeschlossen. Durch die Verwendung der filmartigen Leiterplatte 31 kann die Anzahl der Verdrahtungskabel für die separaten Elektroden im Vergleich zur Anzahl der Signalgeberelemente des Ultraschallsignalgebers 30 auf die Hälfte verringert werden. Dieser Ultraschallsignalgeber 30 arbeitet auf die gleiche Weise, wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.

Claims

Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung mit einem Ultraschallsignalgeber (2), der aus einer Anordnung von Signalgeberelementen (T1, ..., T32) in einer vorgegebenen Richtung aufgebaut und zur Durchführung einer elektronischen Abtastung durch sequentielles Ansteuern mehrerer nebeneinander angeordneter Signalgeberelemente (T) zum Herbeiführen einer in Wechselwirkung stehenden, gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung geeignet ist, wobei die Signalgeberelemente (T1, ..., T32) in der Richtung der Signalgeberanordnung in ein Paar von Signalgeberbaugruppeneinheiten unterteilt sind, jedes der Signalgeberelemente (T1, ..., T32) eine getrennt von den anderen Signalgeberelementen (T1, ..., T32) mit einer Ultraschallsignalsende- und Empfangsleitung verbundene, separate Elektrode (S1, ..., S32) und eine mit einer gemeinsamen Elektrode eines oder mehrerer weiterer Signalgeberelemente (T1, ..., T32) verbundene gemeinsame Elektrode (D1, ..., D4) aufweist und mehrere separat mit den separaten Elektroden (S1, ..., S32) der jeweiligen Signalgeberelemente (T1, ..., T32) verbundene Signalleitungen (7) jeweils mit einer Signalleitung (7) von einem Signalgeberelement (T1, ..., T32) an einer entsprechenden Position in der anderen Signalgeberbaugruppeneinheit kurzgeschlossen und zusammen mit dem selben Verdrahtungskabel (8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsignalgeber als Ultraschallabtastkopf (2) am vorderen Ende eines Einführschlauchs (1) eines Endoskops vorgesehen ist, und dass das Ultraschalldiagnoseinstrument ferner eine filmartige Leiterplatte (20) mit Kontaktpunkten (M1, ..., M32) zum Anschließen der separaten Elektroden (S1, ..., S32) der Signalgeberelemente (T1, ..., T32), mit Kontaktpunkten (N1, ..., N16) zum Anschließen der Verdrahtungskabel (8) und mit Verdrahtungsleitungen (P1, ..., P32) aufweist, wobei die Verdrahtungsleitungen (P1, ..., P32) die Kontaktpunkte (M1, ..., M32) zum Anschließen der separaten Elektroden der Signalgeberelemente so mit den Kontaktpunkten (N1, ..., N16) zum Anschließen der Verdrahtungskabel verbinden, dass sie die Signalleitungen der separaten Elektroden (S1, ..., S32) kurzschließen.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem das Endoskop ferner eine unmittelbar hinter dem Ultraschallabtastkopf (2) angeordnete, optische Überwachungseinrichtung (4) aufweist.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem die Signalgeberelemente (T) in der Axialrichtung des Einführschlauchs (1) linear angeordnet sind.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem die Ultraschallelemente (T) kreis- oder ringförmig angeordnet sind.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem die gemeinsamen Elektroden (D) der Signalgeberelemente (T) jeder Signalgeberbaugruppeneinheit in eine vorhergehende Gruppe (D1, D3) und eine nachfolgende Gruppe (D2, D4) unterteilt sind und eine unabhängige Schalteinrichtung (14) mit einem Verdrahtungskabel zu jeder Gruppe von gemeinsamen Elektroden verbunden ist.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 5, bei dem die vorhergehende Gruppe (D1, D3) aus einer Anzahl an gemeinsamen Elektroden (S) aufgebaut ist, die größer als die Anzahl der zur gleichzeitigen oder zeitversetzten Aktivierung in Wechselwirkung stehenden Signalgeberelemente (T) minus eins ist.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 5, bei dem die vorhergehenden Gruppen (D1, D3) und die nachfolgenden Gruppen (D2, D4) aus der gleichen Anzahl an gemeinsamen Elektroden (S) aufgebaut sind.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem jedes der Verdrahtungskabel (8) aus einem Koaxialkabel mit einem mit den separaten Elektroden der Signalgeberelemente (T) verbundenen Kerndraht aufgebaut ist und die gemeinsamen Elektroden (D) mit einem Litzendraht an einem Verdrahtungskabel (8) verbunden sind, der mit einem mit einer oder mehreren gemeinsamen Elektroden der gleichen Gruppe verbundenen Litzendraht an einem weiteren Verdrahtungskabel verbunden ist.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem die filmartige Leiterplatte (20) auf ihrer Vorder- und auf ihrer Rückseite mit einem Verdrahtungsmuster versehen ist und das Verdrahtungsmuster auf der Rückseite mittels leitfähiger Teile, die sich durch die filmartige Leiterplatte (20) erstrecken, auf die Vorderseite herausgeführt wird.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem die Signalgeberelemente (T) des Ultraschallsignalgebers (2) in linearer Richtung auf und längs eines Rückseitenmaterials angeordnet sind und die filmartige Leiterplatte (20) um das Rückseitenmaterial gewickelt ist, wobei ihre gegenüberliegenden Enden zwischen dem Rückseitenmaterial und den angeordneten Signalgeberelementen eingeklemmt sind und gehalten werden und die Kontaktpunkte auf der Rückseite des Rückseitenmaterials angeordnet sind.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 9, bei dem die filmartige Leiterplatte (20) mit Reihen aus einer vorgegebenen Anzahl an mit den jeweiligen Signalgeberelementen (T) einer Signalgeberanordnung zu verbindenden Signalgeberkontaktpunkten (M1, ..., M32) versehen ist, wobei eine Reihe von mit den Signalgeberelementen (T), deren Positionen ungeraden Zahlen entsprechen, zu verbindenden Kontaktpunkten (M1, M3, M5, ..., M31) entlang einer Seitenkante der filmartigen Leiterplatte (20) ausgebildet ist, während eine weitere Reihe von mit den Signalgeberelementen (T) an den Positionen, die geraden Zahlen entsprechen, zu verbindenden Kontaktpunkten (M2, M4, ..., M32) entlang der anderen Seitenkante der filmartigen Leiterplatte (20) ausgebildet ist.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 11, bei dem die filmartige Leiterplatte (20) in ihrer Mitte eine Reihe von Kontaktpunkten (N1, ..., N16) für die Verdrahtungskabel aufweist, deren Anzahl gleich der Hälfte der Anzahl der Kontaktpunkte (M1, ..., M32) für die Signalgeber ist und die so angeordnet sind, daß sie ein Verdrahtungsmuster auf der Vorderseite der filmartigen Leiterplatte (20) mit einem Verdrahtungsmuster auf der Rückseite der filmartigen Leiterplatte (20) kurzschließen.
Ultraschalldiagnoseinstrument zur elektronischen Abtastung nach Anspruch 1, bei dem die Signalgeberelemente (T) in der Umfangsrichtung des Einführschlauchs (1) kreisförmig angeordnet sind, die filmartige Leiterplatte (20) zylinderförmig aufgerollt ist und auf der Vorderseite und entlang einer Seitenkante der filmartigen Leiterplatte (20) eine Reihe von Kontaktpunkten für die Signalgeber (T) aufweist und die Leitungen des Verdrahtungsmuster von den Kontaktpunkten für die Signalgeber (T) zur Rückseite der filmartigen Leiterplatte (20) herausgeführt und mit den entsprechenden Leitungen des Verdrahtungsmusters auf der Rückseite der filmartigen Leiterplatte (20) kurzgeschlossen sind.