超聲換能器連接器的制造方法
【專利摘要】可反轉(zhuǎn)的換能器連接器（26）允許連接器（26）以多于一個的定向插入在插座（32）內(nèi)。插座（32）與連接器（26）之間的電連接基于定向而被重編程（80）。連接器（26）在兩個或更多階段中被插入，諸如在第一階段中使用零插入或磁性固位以標識連接器（26）并且在第二階段中使用自動化接合以接合其余的通道連接以供使用。用于保護連接器（26）和/或插座（32）的門（62）可以被磁性打開和/或關(guān)閉。
【專利說明】超聲換能器連接器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及換能器連接器。特別地，換能器可釋放地連接到系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)學診斷超聲中，成像系統(tǒng)具有一個或多個插座(receptacle)?？刹鹦兜某曁筋^組件被連接到插座。對于探頭組件，換能器陣列被封裝在手持式探頭中。手持式探頭通過線纜而連接到連接器。連接器電和機械可釋放地連接到超聲系統(tǒng)。用戶可以選擇不同的超聲探頭以用于不同的檢查，并且將所選探頭連接到超聲成像系統(tǒng)。通過使用波束形成器和超聲成像系統(tǒng)中的其它電路，通過由所連接的換能器探頭對聲能的發(fā)射和接收而生成圖像。
[0003]為了將連接器放置到插座之一中，用戶將連接器推入插座中。連接器必須以特定的方式與插座對準，這可能導致線纜在不期望的或不方便的方向上延伸并且在給定成像系統(tǒng)上插座的定位的情況下可能難以對準。
[0004]力、機械閂鎖或自動閂鎖使連接器在插座中固定就位以供使用。當斷開換能器組件時，用戶釋放閂鎖和/或施加充足的力以將連接器從插座移除。對于用戶而言可能難以在需要的方向上施加力。在給定用戶相對于插座的定位的情況下，任何閂鎖可能是困難的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]作為介紹，以下描述的優(yōu)選實施例包括用于換能器連接器系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)?？煞崔D(zhuǎn)連接器允許連接器以多于一個的定向插入到插座內(nèi)。插座與連接器之間的電連接基于定向來重編程。在兩個或更多階段中插入連接器，諸如在第一階段中使用零插入或磁性固位以標識連接器并且在第二階段中使用自動化接合以接合其余的通道連接以供使用。用于保護連接器和/或插座的門可以磁性地打開和/或關(guān)閉。可以單獨使用可反轉(zhuǎn)、多階段、磁性門或零插入中的任何一個?？梢允褂眠@些技術(shù)中的兩個或更多的任何組合。
[0006]在第一方面中，提供一種換能器連接器系統(tǒng)以用于超聲。換能器組件包括換能器和連接器。超聲設(shè)備包括插座。連接器以第一和第二定向并且在固位的第一和第二階段中與插座可配對。固位的每個階段具有不同的固位力。插座被配置用于當連接器在第一階段中與插座配對時檢測配對的存在和第一或第二定向。第一階段避免通道接觸。通道接觸在第二階段中形成。
[0007]在第二方面中，提供一種換能器連接器系統(tǒng)以用于超聲。插座可操作成可反轉(zhuǎn)地接收連接器。當連接器被插座接收時波束形成器具有與換能器可連接的通道。
[0008]在第三方面中，提供一種方法用于將換能器與系統(tǒng)連接。第一殼體與第二殼體配對到第一程度。第一和第二殼體在配對之后牽拉在一起(drawn together)到大于第一程度的第二程度。當?shù)谝缓偷诙んw以第一程度配對時檢測換能器的標識。當?shù)谝缓偷诙んw牽拉到第二程度時操作換能器。
[0009]本發(fā)明由以下權(quán)利要求限定，并且本章節(jié)中的任何都不應(yīng)被視為對那些權(quán)利要求的限制。以下結(jié)合優(yōu)選實施例來討論本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]部件和附圖不一定是按比例的，代替地將重點放在說明本發(fā)明的原理上。此外，在圖中，遍及不同視圖，相似的參考數(shù)字指明對應(yīng)的部分。
[0011]圖1是在一個實施例中的換能器連接器系統(tǒng)的框圖；
圖2圖不了插座的一個實施例；
圖3圖示了連接器的一個實施例；
圖4圖不了機電円鎖的一個實施例；以及圖5是用于將換能器與系統(tǒng)連接的方法的一個實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0012]提供了可反轉(zhuǎn)、兩階段互連、磁性門閂鎖和/或零插入力超聲連接器和連接器方案。例如，無引腳連接器可以通過多個階段、可反轉(zhuǎn)地、并且用零插入力被插入到引腳式插座中。在一個實施例中，插座門磁性地打開和關(guān)閉。當插入時，連接器通過一個或多個磁體而在第一階段中維持在插座中。當在第一階段中插入時，接合引腳被用于檢測連接器的存在、換能器的類型以及安裝在插座內(nèi)的連接器的定向，而沒有做出所有接觸的最終或完全連接。換能器的類型由超聲系統(tǒng)從連接器中的PR0M讀取。在第二階段中，所選換能器做出對于用換能器進行掃描所需的接觸的最終或完全連接。
[0013]可反轉(zhuǎn)互連允許用戶對換能器進行定向以允許線纜向沿著系統(tǒng)的右邊、左邊或者其它角度的修整。插座中的超聲探頭插孔的磁性固位為零插入力作準備。多階段插入允許使用導銷(guide pin)或接觸部，其被設(shè)計成當最初安裝探頭連接器以檢測換能器的存在、類型和定向時做出第一接觸并且僅僅對于當要使用換能器時做出與探頭接觸部的最終連接。在第二階段中連接器到插座中的機電牽拉除了選擇換能器以供使用在系統(tǒng)的用戶接口中之外避免由用戶進行的手動操縱。
[0014]示例實施例使用醫(yī)學診斷超聲成像系統(tǒng)。換能器元件的定相陣列將可釋放地與系統(tǒng)連接，因此使用多通道連接器。在其它實施例中，連接系統(tǒng)被用于治療性超聲。在仍其它的實施例中，這些概念可以被擴展到除醫(yī)學超聲以外的其它領(lǐng)域。該連接器系統(tǒng)可以使用在任何應(yīng)用中，其中使用一組電接觸部的無誤差互連。
[0015]圖1示出用于超聲的換能器連接器系統(tǒng)的一個實施例。換能器連接器系統(tǒng)包括換能器組件20和超聲設(shè)備30。換能器組件20被示出為從超聲設(shè)備30斷開。可拆卸的換能器組件20允許選擇具有不同頻率響應(yīng)或其它特性的不同換能器以用于由超聲設(shè)備30進行的成像。通過將換能器組件20連接到超聲設(shè)備30，超聲設(shè)備30使用換能器組件20來對患者進行掃描。
[0016]超聲換能器組件20包括手持式探頭殼體22中的換能器22、線纜24和連接器26。線纜24將探頭殼體22連接到連接器26。此外，可以提供不同的或更少的部件。例如，提供一種手持式系統(tǒng)，其中換能器探頭殼體22作為連接器26的部分被包括而沒有線纜24。換能器組件20提供用于從超聲系統(tǒng)30連接和斷開的可拆卸換能器。作為另一示例，在探頭殼體22和/或連接器26中提供波束形成或其它信號處理電路。
[0017]換能器探頭殼體22是塑料、金屬、橡膠、其組合或者用于封裝諸如換能器元件的陣列之類的換能器22的任何其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的材料。在一個實施例中，換能器探頭殼體22被成形為用于手持式使用，諸如被定尺寸和成形以用于用手握持并且具有把手。在其它實施例中，換能器探頭殼體22被成形為用于患者體內(nèi)的使用，諸如成形為內(nèi)窺鏡或?qū)Ч?。換能器探頭殼體22至少部分地封裝元件的陣列，諸如覆蓋陣列的一部分并且允許陣列聲學進出(acoustical access)面以用于對患者進行掃描。
[0018]元件的陣列是壓電、多層壓電、電容性膜超聲換能器或者用于在電能與聲能之間進行轉(zhuǎn)換的其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的元件的陣列。一維或多維陣列被提供有完全或稀疏采樣。例如，二維陣列具有在定位于平面或彎曲表面上的正方形或矩形網(wǎng)格中被完全采樣的M個元件(例如1，920或其它數(shù)量)。作為另一示例，一維陣列具有64、128、192或256個完全采樣的元件。換能器陣列包括柔性電路、信號軌跡或用于從陣列的元件到探頭組件20的其它電子器件或引線的電互連的其它結(jié)構(gòu)。例如，柔性電路連接到線纜24中的多個同軸線纜。
[0019]線纜24包括與超聲換能器22連接的多個同軸線纜。例如，提供64、128、192或其它數(shù)量的同軸線纜以用于傳輸表示在陣列的元件處接收的聲能或者將被用于生成聲能的電信號。每個同軸線纜接收對于一個元件的信息或表示多個不同元件的信息。在可替換的實施例中，線纜24是柔性電路、光學數(shù)據(jù)路徑、光纖、絕緣線或其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的結(jié)構(gòu)。例如，在換能器探頭殼體22中提供模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并且數(shù)字信號沿著現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的數(shù)字路徑通過線纜24傳輸。線纜24將超聲換能器22電連接到連接器26。在其中提供多路復用或部分波束形成的情況下，可以使用比元件少的線纜。
[0020]連接器26是金屬、塑料、橡膠、其組合或者用于封裝或至少部分地圍封接觸部52的陣列(參見圖3)的其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的材料。在一個實施例中，連接器26是提供射頻屏蔽的金屬，其至少部分地涂覆有橡膠或塑料以提供把手。
[0021]此外，可以在連接器26內(nèi)包括不同的或較少的部件。例如，端接電阻器或無源調(diào)諧電路與每條線纜連接以用于提供阻抗匹配。作為另一示例，圖2的用于換能器標識的存儲器、導銷42、傳感器40、磁體44和/或円鎖46被包括在內(nèi)。
[0022]連接器26在線纜24的末端處連接，使得連接器26從超聲換能器陣列32和相關(guān)聯(lián)的探頭殼體22隔開。在其它實施例中，不提供線纜24并且換能器殼體22和連接器26形成在單一殼體中。
[0023]連接器26被成形為允許到超聲系統(tǒng)30的插座32的拆卸和附接。在一個實施例中，使用現(xiàn)在已知的連接器殼體，諸如一般為立方形箱體。可以提供任何尺寸或形狀。
[0024]連接器26封裝接觸部52以用于與插座的電連接。接觸部52提供換能器或波束形成器通道、接地、功率、控制和/或存儲器或標識連接?？梢蕴峁┤魏螖?shù)量的接觸部52。接觸部52是焊盤、管腳、引線、軌跡、導柱、接觸表面、引腳或用于進行可拆卸電接觸的其它設(shè)備。在一個實施例中，連接器26的配對表面是印刷電路板，其具有用于與插座32的引腳進行電接觸的金屬焊盤的匹配圖案。在電路板上暴露的金屬性軌跡或焊盤的192或其它數(shù)量的電連接在連接器26內(nèi)凹進以用于與引腳配對。插座32的內(nèi)部上的金屬指狀物被用于在插座32與連接器26之間進行接觸。在其它實施例中，接觸部52是用于與插座32中的焊盤進行接觸的金屬指狀物。
[0025]焊盤和管腳的組合可以被用于接觸部52。在一個實施例中，連接器26的外表面或焊盤或焊盤系列被用作接地接觸表面。當與插座32接觸時，接觸表面在連接器26與插座32之間連接到地。接觸部52的焊盤提供通道連接。金屬化導柱42提供用于控制信號、功率和/或標識的連接。可以使用電連接器的其它組合。
[0026]圖1示出一個連接器26和對應(yīng)的換能器組件20以用于與超聲系統(tǒng)30的插座32的可釋放連接。可以連接多于一個的換能器組件20。例如，用戶選擇若干換能器組件20中的一個并且將對應(yīng)的連接器26插入到插座中。超聲系統(tǒng)30可以具有多于一個的插座，諸如具有兩個或三個插座。對應(yīng)數(shù)量或更少數(shù)量的換能器組件20可以連接到相應(yīng)的插座32。
[0027]超聲系統(tǒng)30是醫(yī)學診斷超聲成像系統(tǒng)。另外或可替換地，超聲系統(tǒng)30是治療性超聲系統(tǒng)。通過使用換能器22將超聲傳輸?shù)交颊邇?nèi)。超聲系統(tǒng)30生成電波形以用于傳輸。電波形被提供到插座32以用于傳輸?shù)綋Q能器22，在那里電能被換能成聲能。類似地，換能器22可以接收聲學回波并且將回波轉(zhuǎn)換成電信號。所接收的信號通過連接器26和插座32被提供到超聲系統(tǒng)30。超聲系統(tǒng)30處理所接收的電信號以生成圖像。在其它實施例中，超聲系統(tǒng)30是計算機、工作站或其它醫(yī)學成像系統(tǒng)。
[0028]超聲系統(tǒng)30包括發(fā)射波束形成器和接收波束形成器，其共同被示出為波束形成器36。發(fā)射波束形成器可操作以生成用于同時沿著一個或多個波束發(fā)射聲能的波形。接收波束形成器可操作以從聲學回波接收電信號并且形成表示患者內(nèi)的空間位置的樣本。
[0029]由發(fā)射波束形成器生成的電信號被路由到插座32并且然后被路由到連接器26。插座32還將連接器26電連接到接收波束形成器。來自插座32的超聲系統(tǒng)30內(nèi)的連接通過諸如發(fā)射和接收開關(guān)之類的一個或多個開關(guān)來進行。波束形成器36被配置成提供寬帶接口，諸如從插座32到印刷電路板互連上的槽或波束形成卡的具有128、192或384線阻抗控制的路徑的開關(guān)矩陣?？梢蕴峁┢渌_關(guān)矩陣和路徑數(shù)量。當連接器26安置于插座32內(nèi)時，電信號可以沿著換能器22與波束形成器36之間的各種通道而傳遞。
[0030]發(fā)射波束形成器包括脈沖器、波形發(fā)生器、存儲器、移相器、延遲、放大器或用于生成發(fā)射波形的其它部件。為不同通道提供部件，使得生成相對延遲和變跡的發(fā)射波形。可以使用數(shù)字和/或模擬發(fā)射波束形成器。
[0031]接收波束形成器是模擬或數(shù)字接收波束形成器。接收波束形成器被配置成接收射頻帶(例如以2-lOMHz為中心的帶)處的模擬信號，但是可以被配置成接收相同或不同頻帶處的模擬或者數(shù)字信號。在一個實施例中，接收波束形成器包括用于不同成像模式的分離的波束形成器，諸如分離的頻譜多普勒波束形成器和B-模式以及彩色血流模式波束形成器。例如，接收波束形成器是印刷電路板、ASIC或其它設(shè)備上的處理器。接收波束形成器包括多個延遲、放大器和一個或多個加法器。表示不同元件或元件組的電信號被相對延遲、變跡，并且然后被總計以形成沿著一個或多個接收波束的表示不同空間位置的樣本或信號。
[0032]由超聲系統(tǒng)30實現(xiàn)另外的過程和相關(guān)聯(lián)的電路，以用于生成圖像、應(yīng)用治療性超聲，或用于從接收波束形成的信息來計算測量。例如，提供了 B-模式檢測器、多普勒估計器、頻譜多普勒處理器、掃描轉(zhuǎn)換器、時間濾波器和/或空間濾波器。可以提供不同的、附加的或更少的發(fā)射和接收電路設(shè)備或部件。
[0033]發(fā)射波束形成器、接收波束形成器和插座32被至少部分地圍封在系統(tǒng)殼體內(nèi)。系統(tǒng)殼體是塑料、金屬、木制、玻璃纖維或者用于封裝電子器件的任何其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的材料。在一個實施例中，系統(tǒng)殼體是工作站或支撐在輪子上或支托在地板上的基于推車的殼體。在其它實施例中，系統(tǒng)殼體是膝上型或其它便攜尺寸的設(shè)備，諸如手提箱尺寸的便攜式超聲系統(tǒng)。在又一個實施例中，系統(tǒng)殼體是手持式超聲系統(tǒng)，諸如PDA或顯示器形(scope-shaped)殼體。
[0034]插座32是用于可拆卸地連接和移除換能器組件20的任何現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的機械和電連接器中之一。插座32包括凹槽、擴展、閂鎖、螺釘、螺紋孔或者用于可釋放地連接到另一設(shè)備的任何其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的機械結(jié)構(gòu)。提供了用于與單獨數(shù)字軌跡相連接(諸如在電路板配置中)或者用于與同軸線纜相連接的多個公或母電連接。例如，順從的(例如彈簧)金屬管腳或引腳布置在陣列中?？梢钥商鎿Q地或附加地使用一個或多個接觸焊盤。插座接觸部與連接器接觸部52之間的配對將是通過金屬對金屬的壓縮，但是可以提供其它配對。
[0035]插座32安裝在系統(tǒng)30中并且被永久地附接。通過壓入配合(press fit)、通孔或無焊料的附接方法(例如金屬到金屬壓縮、導電環(huán)氧樹脂、導電聚合物等)提供系統(tǒng)30與插座32之間的接觸附接?？梢酝ㄟ^機械硬件提供對插座的附加機械支撐以防止電接觸部上的應(yīng)力?？梢蕴峁┎惶谰玫扰c連接器26的連接更多的永久性。
[0036]參照圖1和2，插座32可以包括一個或多個傳感器40。傳感器40檢測連接器26的存在。例如，提供光學傳感器。光學發(fā)射器和檢測器被布置成使得光的不存在或者存在指示連接器26的不存在或者存在。例如，當連接器26被充分地插入到插座32中時，光束被阻擋或激活?？梢允褂铆h(huán)境光的不存在而不是使用依賴于光透射的傳感器?？商鎿Q的傳感器包括接觸或機械傳感器，諸如壓力開關(guān)?？梢允褂秒妭鞲衅??？梢允褂秒娊佑|的存在或不存在。定位在插座32中或與其相對的連接器26完成或中斷電路，這指示連接器26被安裝或是移除。還用于其它目的的電接觸部可以作為傳感器40而操作。可以使用僅一個或多于一個的傳感器40。
[0037]傳感器40檢測配對的存在與否。在其中提供多個接觸階段的情況下，傳感器40僅檢測一個階段，將所有階段作為同一個來進行檢測，或者檢測配對的特定階段。相同或不同的傳感器檢測不同的階段?？商鎿Q地，感測到在沒有階段特定檢測情況下的配對。
[0038]參照圖1，處理器34是傳感器、檢測器、電路、通用處理器、數(shù)字信號處理器、現(xiàn)場可編程門陣列、控制處理器、數(shù)字電路、模擬電路或其組合。處理器34與插座32交互以用于與超聲系統(tǒng)30通信，諸如傳送要在用戶接口中使用的信息，和/或用于控制配對。
[0039]處理器34被硬件和/或軟件配置成檢測換能器組件20中的換能器22的標識。標識是特定于組件20或者被一般化為換能器22的類型。例如，當插座32接收連接器26時，處理器34詢問連接器26中的存儲器和/或從連接器26接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)指示換能器22的特性，諸如操作的類型和/或頻率。
[0040]處理器34被配置成檢測插入的階段、定向、和/或其它信息。通過使用建立在連接器26與插座32之間的更多電連接中的一個，處理器34輸出用于確定由系統(tǒng)30對配對的響應(yīng)的數(shù)據(jù)，或者處理器34確定系統(tǒng)30對配對的響應(yīng)。
[0041]在一個實施例中，連接器26相對于插座32可反轉(zhuǎn)。插座32可以以兩個或更多定向來接收連接器26。連接器26在連接180度分開或相對的意義上可反轉(zhuǎn)，或者在以任何度數(shù)差異的兩個或更多定向的意義上可反轉(zhuǎn)。連接器26可以以不同定向與插座32配對。例如，連接器26和插座32具有矩形或橢圓形的形狀。連接器26以相同的形狀(至少對于配對表面)配合在插座32內(nèi)或周圍。由于矩形或橢圓形，僅兩個不同的定向是可能的。在沒有預防性措施或設(shè)備的情況下通過使用正方形、三角形、星形、圓形或其它形狀，多于兩個的定向是可能的。當以兩個或更多不同定向來提供電連接時，相同的連接器26對著插座而配合。
[0042]連接器26的極化被移除以允許用戶以不同的定向?qū)⑦B接器26插入到插座32中。這使用戶免于需要關(guān)注插座32與連接器26之間的定向，從而加速連接器26的配對。如果線纜24以角度與連接器26進行安置，諸如離開一側(cè)或在除了垂直于插座32之外的給定方向上，則可以存在對給定定向的優(yōu)點。例如，用于放射學的聲譜儀傾向于使線纜24在系統(tǒng)30的左邊而用于心臟病學的聲譜儀傾向于使線纜24在系統(tǒng)30的右邊。通過允許聲譜儀選擇定向，線纜24可以更加易于管理。
[0043]由于超聲系統(tǒng)30依賴于特定電連接，檢測定向以用于布置電連接。如圖2中所示，一個或多個導銷42被用于指示定向。導銷42是管腳、柱、槽或用于相對于插座來引導連接器32的其它機械結(jié)構(gòu)。通過具有矩形布置中的對角定位，允許可反轉(zhuǎn)連接。為了檢測定向，一個或多個導銷42包括電接觸部或焊盤。電連接指示定向。例如，一個導銷42具有電連接而另一個沒有。通過感測電接觸，確定定向。
[0044]作為另一示例，一個導銷42提供接地連接并且另一個提供信號連接。通過檢測哪個導銷42相對于連接器26接地，由處理器34確定定向。在一個實施例中，插座32中的兩個導銷42提供對連接器26和I線PROM的電接觸。一個接觸被用于數(shù)據(jù)/功率并且另一條線被用于接地。插座32的兩個導銷42連接到系統(tǒng)30中的處理器34，諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。FPGA通過兩條引線或?qū)тN42中哪一個接地來確定探頭連接器26的存在和定向。FPGA然后將其自身配置成將另一引線或?qū)тN42用于數(shù)據(jù)/功率并且從I線PROM讀取標識信息。
[0045]在其它實施例中，由存在傳感器40檢測定向。例如，存在可以由一個傳感器40檢測而不是另一個，諸如其中一個對于一種定向被阻擋而對于另一種定向不被阻擋?？梢允褂贸藢е獾钠渌佑|部，諸如嘗試從兩個或更多電接觸部讀取標識信息。接收響應(yīng)或標識信息的電連接指示定向。
[0046]一旦確定定向，電連接被設(shè)置成考慮定向。連接器26和/或插座32具有可編程電連接。例如，取決于定向來重配置插座32中的FPGA。重配置向不同的電接觸部指派不同的功能、通道或其它操作。開關(guān)矩陣被配置成基于定向來指派通道接觸部。例如，插座32的接觸部41 (例如順從的引腳)包括到波束形成器36的通道連接。向換能器22的特定元件指派通道。在一種定向上，接觸部41具有一種指派(例如接觸部I到元件128)但是在另一種定向上具有不同的指派(例如接觸部I到元件I)。一個或多個電連接可以是相同的而不管定向或所有接觸部指派改變。
[0047]基于定向來指派接觸部41、52用于其它功能，諸如接地、功率、信令和/或標識?？商鎿Q地，一個或多個接觸部是相同的而不管定向如何。例如，通過在中心的放置和/或以對角的二重放置，可以使用相同的接觸部而不管定向如何。
[0048]可反轉(zhuǎn)性通過冗余接觸部的使用、公共接觸部的對稱放置和/或系統(tǒng)30或連接器26中對于向接觸部重指派功能性的可編程性來操控。連接器26的引腳分配要被選擇并且互連性和系統(tǒng)功能的可編程性允許極化的移除。
[0049]在附加的或可替換的實施例中，連接器26分階段可插入到插座32中。針對不同目的、不同連接和/或不同量的固位力提供不同量的插入。所述階段表示不連續(xù)的插入而不是連續(xù)的滑動。閂鎖、開關(guān)、塊、彈簧、插入力的量、插入機制中的不同或其它差示裝置(differentiator)導致插入的不同階段。
[0050]在一個實施例中，不同形式的固位和/或不同量的固位力在兩個階段之間進行區(qū)分。通過使用不同形式或量的力，提供插入的兩個或更多階段?？梢钥商鎿Q地或附加地提供針對各階段的電連接中的不同。
[0051]第一階段與用戶插入連接器26相關(guān)聯(lián)。連接器26通過摩擦或用戶而維持在插座32中?？梢蕴峁┓醋饔昧?，諸如一個或多個彈簧施加力以將連接器26推出或至少需要進一步的力以進一步插入。在一個實施例中，連接器26通過固位磁體44維持在第一階段。由任何摩擦和磁能提供固位力。磁能來自永磁體或用電能激發(fā)以提供磁力的線圈(例如電磁體)。一個或多個磁體44被定位成將連接器26保持在插座32中。在第一階段中，通過使用永磁體或電磁體而將連接器26固定就位。
[0052]磁體44可以幫助插入。磁體44吸引連接器26中的磁體或磁性材料，而不是迫使用戶克服所有摩擦或施加所有插入力。提供零插入力連接。零插入力可能需要一些插入力，但是需要的少于否則將會存在的力。磁能幫助插入。在其它實施例中，鄰近于但不在插座32中的連接器26上的磁能大于或等于插入連接器26所需要的力，因此在第一階段中，用戶僅僅以期望的定向放置連接器26并且磁體44將連接器拉到插座中。零插入力(無論是用戶真實的零用力或是在用戶幫助的情況下)允許用戶將連接器26放置到插座32中以用于第一階段。
[0053]對于第二階段，應(yīng)用不同的機制和/或不同量的力以將連接器26進一步插入到插座32中和/或保留在插座32中。例如，激活機電閂鎖46(參見圖2和4)。機電閂鎖46包括響應(yīng)于電能而移動閂鎖的發(fā)動機和將來自發(fā)動機的力施加到連接器26和/或插座32的成形設(shè)備或結(jié)構(gòu)。例如，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)臂以將連接器26拉或壓到插座32中。所述臂操作于連接器26的管腳54或其它結(jié)構(gòu)上。所述臂可以成形為使得進一步的旋轉(zhuǎn)施加更多的力?？梢允褂闷渌V鎖機制，諸如可滑動坡道結(jié)構(gòu)。在其它實施例中，施加附加的磁力，諸如在電磁體中施加較大的電流。
[0054]較大的固位力在第一階段克服阻力從而維持連接器26。例如，克服反作用彈簧力。作為另一個示例，克服較緊配合或較大摩擦。在其它實施例中，第二階段具有較大的固位力，但是具有與第一階段相同的定位。不論哪一種情況，固位力或?qū)⑦B接器26從插座32移除的力在第二階段中大于第一階段。在其它實施例中，移動阻擋設(shè)備以允許到第二階段中的移動，使得相同的固位力被施加到這兩個階段，但是在阻擋中具有不同。
[0055]固位力的增加或到階段二的轉(zhuǎn)變被自動地應(yīng)用或者無需用戶施加插入力。通過機電或其它非用戶設(shè)備的插入使用戶免于必須操縱某種類型的機械杠桿以完成配對連接器26的任務(wù)。在連接器26中手動閂鎖機制的消除可以允許連接器殼體內(nèi)部的全部體積更多可用于供附加部件的使用。連接器26通過機電或其它設(shè)備的固位還可以防止用戶在操作期間在沒有請求從系統(tǒng)30移除的情況下不經(jīng)意地將連接器26從插座32移除。請求連接器26從系統(tǒng)30的移除允許系統(tǒng)30在不擾亂系統(tǒng)操作的情況下準備和彈出連接器26。
[0056]在一個實施例中，不同階段中的每一個對應(yīng)于連接器26與插座32之間的不同數(shù)量的電連接。當連接器26與插座32在第一階段中配對時，避免了波束形成器通道和/或元件連接。避免通道接觸。第一階段被用于存在檢測、換能器標識和/或定向確定。例如，長于其它的導銷42、金屬指狀物或管腳、在不同定位中或被提升的接觸部和/或其它接觸部被用于確定定向和換能器的類型。在第一階段中檢測被用于重編程或建立通道接觸部41和/或52的信息。連接器26和插座32中的特定接觸部41、52被設(shè)計成在插入的第一階段期間進行接觸以便檢測連接器的存在、類型和定向。第一階段允許到傳送連接器的存在、它的定向和任何ID信息以驗證所插入的連接器類型的一組引腳的連接。
[0057]在第二階段中，形成通道接觸?；谠黾拥牧?、電激活和/或在第一與第二階段之間的定位中的改變，連接器26被完全安置(seat)或充分安置以允許由波束形成器36對換能器22的使用?？商鎿Q地，提升或移動引腳41以建立第二階段的電接觸而沒有在連接器26與插座32之間的另外的安置改變。第二階段將插座32的接觸部與連接器26的無引腳焊盤配對。
[0058]由于發(fā)動機使連接器26被安置，因此發(fā)動機可以被用于控制擦拭(wiping)。將接觸部放置在一起可以擦拭阻塞(built-up)的材料，增加電導性。擦拭的量可以取決于接觸部對焊盤的角度、力的量和/或在配對中的其它因素。為了增加擦拭量或更可能減少阻塞材料，發(fā)動機可以被控制成引起力、安置或擦拭輪廓中的變化。例如，發(fā)動機在快速連續(xù)中(例如在數(shù)毫秒內(nèi))反轉(zhuǎn)一次或多次以使用擦拭來擦凈或反復擦拭。作為另一個示例，擦拭期間速度中的間歇性改變可以幫助移除阻塞?？商鎿Q地，發(fā)動機引起安置以及用穩(wěn)定或規(guī)律的力的對應(yīng)擦拭。
[0059]不同的階段可以被用于不同的目的。連接器26在不被使用但保持連接到系統(tǒng)30時被維持在第一階段中，而不是使連接器26被完全安置。第二階段用于供換能器22用于掃描。在另一種途徑中，提供第一階段以用于用戶放置并且提供第二階段以用于插入的自動化完成。在提供到第二階段中的自動化進入的情況下，在感測到連接器26已經(jīng)被用戶安裝在插座32中之后進入第二階段。
[0060]對于移除，用戶可以手動地施加充足的力以克服固位力。在其中使用閂鎖的情況下，用戶可以激活閂鎖的反轉(zhuǎn)。例如，用戶選擇要使用的不同換能器。系統(tǒng)30自動地釋放閂鎖?？梢蕴峁┤魏螐棾鰴C制。在功率故障的情況下，系統(tǒng)檢測到AC功率的損失并且解閂鎖所有連接器26，或者用戶手動地將連接器26從插座32中釋放。
[0061]處理器34可以控制從第一到第二階段的轉(zhuǎn)變。在其中僅一個連接器26在單個插座32中的情況下，處理器34可以自動地將連接器26牽拉到第二階段中。在自動連接之前可以提供與確定換能器的存在和類型相關(guān)聯(lián)的延遲?？商鎿Q地，處理器34不引起轉(zhuǎn)變直到觸發(fā)事件，諸如用戶配置適合于換能器22類型的特定應(yīng)用的系統(tǒng)30。
[0062]在其中在相應(yīng)插座32中存在多個連接器26的情況下，所有連接器26可以最初在階段一中?？商鎿Q地，一個連接器26可以在階段二處并且其余在階段一處。處理器34選擇要使用的換能器，諸如響應(yīng)于選擇的用戶輸入和/或響應(yīng)于系統(tǒng)30用于適合于特定換能器22的成像的配置。如果另一個換能器22在階段二處并且將不再被使用，該相應(yīng)連接器26被轉(zhuǎn)變到階段一并且適合于下一掃描的換能器22被轉(zhuǎn)變到階段二。處理器34選擇一個換能器22并且將各種換能器23置于適當?shù)碾A段處。例如，激活機電閂鎖46以響應(yīng)于選擇來釋放和/或閂鎖，從而增加固位力并且提供用于通過一個換能器的掃描的電連接，并且為不與用于掃描的電連接相關(guān)聯(lián)的其它換能器減少或維持固位力。
[0063]一旦系統(tǒng)30檢測到存在安裝的新連接器26 (即在階段一處)，系統(tǒng)30要么如在單個連接器系統(tǒng)中自動連接連接器26，或者在多連接器系統(tǒng)中，等待來自用戶的連接連接器26的提示。在多連接器系統(tǒng)中，其中多個相同的連接器26要被單獨地選擇，每次僅將一個連接器配對(例如階段二)到系統(tǒng)30，從而允許消除用于選擇插座的繼電器。這可以降低系統(tǒng)成本和復雜性。在一個實施例中，提供多個插座32，但是未提供用于可轉(zhuǎn)換地將不同的插座32連接到波束形成器36的繼電器。在其它實施例中，提供繼電器。
[0064]連接器26和/或插座32可以包括一個或多個門62 (參見圖4)。門62保護當未在使用中時的接觸部41、52并且保護用戶不暴露于來自接觸部41、52的電流。門62在未插入連接器26時關(guān)閉，但是為插入或者在插入期間打開。門62可以是彈簧加載的，使得插入連接器26打開門62并且抽出連接器26關(guān)閉門62。
[0065]在一個實施例中，門62響應(yīng)于磁力而打開。門62和連接器26中的永磁體或電磁體在很少或沒有接觸的情況下提供打開門62的力。在其它實施例中，使用磁閂鎖。磁體保持門關(guān)閉。當連接器26上的磁體在附近時，保持門關(guān)閉的磁體被滑開或者壓倒而打開門62?？梢允褂闷渌朋w布置。
[0066]圖5示出了用于將換能器與系統(tǒng)連接的方法的一個實施例。連接是可反轉(zhuǎn)的，發(fā)生在不同階段中，使磁性門打開和/或使用磁性固位?？梢蕴峁┎煌?、附加的或更少的動作。例如，僅執(zhí)行與期望的特征相關(guān)聯(lián)的動作。
[0067]使用以上關(guān)于圖1到4論述的系統(tǒng)、連接器、插座或其它設(shè)備或者其它系統(tǒng)、連接器、插座或設(shè)備來實現(xiàn)圖5的方法。以所示的順序或不同的順序執(zhí)行該方法。例如，動作74和76在順序上顛倒。作為另一個示例，動作78和80在順序上顛倒。
[0068]在動作70中，磁性地打開門。打開連接器和/或插座上的門。連接器在換能器組件或系統(tǒng)上并且與插座相對。
[0069]通過磁力打開門。通過施加磁力而推開或解封門。將磁體帶入到靠近于門排斥門中的一個或多個磁體?？商鎿Q地，磁吸引被用于將保持門關(guān)閉的磁體移到另一個定位，使得保持門關(guān)閉的力被移除或削弱。彈簧、重力或其它力可以與磁力相對地操作。
[0070]門被打開以允許連接器與插座的配對。響應(yīng)于門打開，連接器可以被插入到插座中。
[0071]在動作72中，連接器與插座配對。將一個殼體定位在另一個殼體中或周圍。可以使用其它互鎖結(jié)構(gòu)，諸如兩個殼體都包括對準的公和母布置。
[0072]通過完整插入或通過到有限程度的插入來配對殼體。例如，殼體配對于第一階段。殼體被推到一起，但是并未被完整或完全地安置。彈簧、摩擦或機制可以限制插入?？商鎿Q地，提供完全或有限的插入但是具有用于配對到第一程度的有限固位力。
[0073]在一個實施例中，磁體幫助配對。一個或多個磁體將殼體吸引在一起，從而提供零插入力。通過磁能而拉在一起可能諸如由所使用的磁力的大小、反作用力或停止所限制。磁能可以附加地或可替換地被用于維持固位力，諸如將殼體維持在第一階段中。
[0074]在動作74中，確定一個殼體相對于另一個殼體的定向。在其中連接可反轉(zhuǎn)的情況下，一個殼體可以以多于一個的定向來與另一個配對。確定定向。確定接地連接的放置、信號連接、機械開關(guān)、干擾結(jié)構(gòu)或其它定向區(qū)分特征。電學、光學或機械設(shè)備感測定向。在一個實施例中，檢測在兩個可能位置之一中接地或信號接觸的定位。接地或信號接觸的隔離指示定向。
[0075]在動作76中，檢測換能器的身份。針對標識信息來輪詢部分或完全配對的換能器。例如，由系統(tǒng)從換能器的存儲器傳輸或拉取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)指示換能器的類型、換能器序列號和/或換能器操作特性。在另一途徑中，接收代碼并且系統(tǒng)中的查找表從代碼確定身份。由存儲器或查找基于來自存儲器的數(shù)據(jù)來提供適合于換能器的設(shè)置。
[0076]在動作78中，殼體牽拉在一起到較大程度。牽拉在一起可以是物理牽拉。增大配對，諸如一個殼體進一步插入到另一個中。可以通過將電連接的焊盤或引腳或其它結(jié)構(gòu)移動到接觸中或更大的接觸中來增大配對。代替于另外的物理接合(即另外的插入)或除此之夕卜，牽拉到較大程度可以是通過增加的固位力。這可能使得更加難以將一個殼體從另一個移除或者否則斷開電連接。在多連接器系統(tǒng)中，在系統(tǒng)上可以存在另一個活動的探頭。另一個探頭可以具有不同的連接需求，因此在動作80中的接觸部的重組織并不發(fā)生直到已經(jīng)彈出先前的連接器并且已經(jīng)連接新的選擇。
[0077]在動作80中，根據(jù)相對定位來對電接觸部進行編程。定向指示哪些電接觸部與哪些換能器元件連接。將電接觸部編程為將信號路由到元件和將信號從元件路由到期望的波束形成器通道以用于應(yīng)用適當?shù)难舆t、定相和/或變跡。編程允許使用不同的定向。物理引腳布局是相同的，但是引腳的使用被重編程為適合于定向。
[0078]可以對電接觸部中的全部、一些進行編程或不對電接觸部中的任一個進行編程。例如，一個殼體相對于另一個的定向與針對先前使用的相同。維持電接觸部。作為另一個示例，一個電接觸部可以是在中心處，因此與相同的接觸部配對而不管定向如何。多個電接觸部可以被用于相同通道、功率、信號或接地。通過沿著到配對表面的對角來定位這樣的電接觸部，雙重電接觸部可以被維持而不管定向如何。
[0079]通過電、機械和/或磁能將殼體牽拉在一起到較大程度。例如，發(fā)動機移動閂鎖、引腳或其它結(jié)構(gòu)以添加固位力或相對于彼此移動殼體或接觸部。作為另一個示例，增大被施加于電磁體的電流。
[0080]在動作82中，操作換能器。當配對殼體以供操作時(諸如被牽拉在一起到較大程度)，換能器可以被系統(tǒng)使用。去往或來自換能器的電信號經(jīng)過電連接。
[0081]雖然以上已經(jīng)通過參照各種實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當理解到，可以做出許多改變和修改而不脫離于本發(fā)明的范圍。因此意圖在于前述詳細描述被視為說明性而非限制性的，并且要理解，是以下權(quán)利要求，包括所有等同物，旨在限定本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于超聲的換能器連接器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 包括換能器(22)和連接器(26)的換能器組件；以及 包括插座(32)的超聲設(shè)備(30),連接器(26)以第一和第二定向以及在固位的第一和第二階段中與插座(32)可配對，固位的每個階段具有不同的固位力； 其中插座(32)被配置用于當連接器(26)在第一階段中與插座(32)配對時檢測配對(72)的存在和第一或第二定向，第一階段避免通道接觸，通道接觸在第二階段中形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中超聲設(shè)備(30)包括醫(yī)學診斷超聲成像系統(tǒng)并且其中換能器組件包括在通過線纜(24)連接到連機器(26)的手持式探頭殼體中的換能器(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中連接器(26)和插座(32)是矩形或橢圓形的，使得連接器(26)僅以第一和第二定向與插座(32)可配對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中插座(32)包括開關(guān)矩陣，其被配置成基于第一或第二定向的檢測來指派通道接觸部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中固位的第一階段具有基于磁性固位的固位力，使得較少的力被用于將連接器(26)插入到插座(32)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中插座(32)包括至少一個導銷(42)，其可操作成在第一階段中與連接器(26)電連接，所述電連接指示第一或第二定向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括處理器(34)，其被配置成在固位的第一階段中讀取換能器(22)的類型的標識。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括機電閂鎖，其被配置成從第一階段到第二階段增加固位力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中超聲設(shè)備(30)包括附加插座(32)、在第一階段處插座(32)中的連接器(26)和在第一階段中附加插座(32)中的附加連接器(26)； 還包括處理器(34)，其被配置成為連接器(26)選擇換能器(22)，機電閂鎖通過增加固位力并且在連接器(26 )與插座(32 )之間形成通道接觸來響應(yīng)于選擇，附加連接器(26 )相對于附加插座(32 )被維持在第一階段中，而連接器(26 )和插座(32 )在第二階段中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中超聲設(shè)備(30)免除用于在插座(32)與附加插座(32)之間進行選擇的繼電器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中機電閂鎖被配置成在至第二階段的安置期間變化擦拭。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中插座(32)還包括至少一個門(62)，所述門(62)被配置成響應(yīng)于磁力而打開。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中插座(32)包括光學傳感器,所述光學傳感器被定位成檢測在插座(32)中連接器(26)的存在。
14.一種用于超聲的換能器連接器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 連接器(26)； 可操作成可反轉(zhuǎn)地接收連接器(26)的插座(32)； 換能器(22);以及 具有當連接器(26)被插座(32)接收時與換能器(22)可連接的通道的波束形成器(36)，連接器(26)或插座(32)可編程為在幾何上重限定元件位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中插座(32)可操作成以連接器(26)相對于插座(32)的至少兩個不同定向來接收連接器(26)，連接器(26)或插座(32)具有基于連接器(26)到插座(32)的定向的可編程電連接指派的功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括被定位成將連接器(26)保持在插座(32)中的磁體(44)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括接觸部和處理器(34)，所述處理器(34)被配置成當插座(32)接收連接器(26)時從接觸部檢測換能器(22)的定向和標識。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中插座(32)被配置成在不同階段中接收連接器(26)，不同階段中的每一個對應(yīng)于連接器(26)與插座(32)之間的不同數(shù)量的電連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括門(62)，其可操作成磁性打開以用于插座(32)接收連接器(26)。
20.一種用于將換能器(22)與系統(tǒng)連接的方法，所述方法包括: 將第一殼體與第二殼體配對(72)到第一程度； 在配對(72)之后將第一和第二殼體牽拉(78)在一起到大于第一程度的第二程度； 當?shù)谝缓偷诙んw以第一程度配對時檢測(76)換能器(22)的標識；以及 當?shù)谝缓偷诙んw被牽拉到第二程度時操作(82)換能器(22)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中配對(72)包括可反轉(zhuǎn)地配對(72)第一和第二殼體； 還包括確定(74)第一殼體于第二殼體的相對定位以及根據(jù)所述相對定位來編程(80)電接觸部。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中配對(72)包括將第一和第二殼體磁性地拉在一起并且將所述拉限制到第一程度。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括磁性打開(70)保護第一殼體的門(62)，所述打開(70)允許配對(72)。
【文檔編號】A61B8/00GK104323795SQ201410343285
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】R.A.休伊特, R.P.亨特, R.N.費爾普斯 申請人:美國西門子醫(yī)療解決公司