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KR20250056245A - 디지털 이미징 시스템 온 칩의 코히어런트 매트릭스 - Google Patents

디지털 이미징 시스템 온 칩의 코히어런트 매트릭스 Download PDF

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KR20250056245A
KR20250056245A KR1020257010077A KR20257010077A KR20250056245A KR 20250056245 A KR20250056245 A KR 20250056245A KR 1020257010077 A KR1020257010077 A KR 1020257010077A KR 20257010077 A KR20257010077 A KR 20257010077A KR 20250056245 A KR20250056245 A KR 20250056245A
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KR
South Korea
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imaging
ultrasonic transducer
array
matrix
target object
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Pending
Application number
KR1020257010077A
Other languages
English (en)
Inventor
쿠타이 우스투너
동운 현
Original Assignee
엑소 이미징, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엑소 이미징, 인크. filed Critical 엑소 이미징, 인크.
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Abstract

여기서는 초음파 트랜스듀서 어셈블리들의 매트릭스 어레이들에 특유한 초음파 이미징을 위한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들이 제공되며, 그 시스템들은 트랜스듀서 엘리먼트들의 매트릭스 어레이 및 트랜스듀서 엘리먼트들의 매트릭스 어레이에 결합된 ASIC를 각각 포함한다. 초음파 트랜스듀서 어셈블리들의 매트릭스 어레이는 다양한 폼 팩터들로 조립될 수 있다. 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 갭들에 위치된 가상 엘리먼트들이 정의될 수 있다. 이러한 가상 엘리먼트들에 대해 합성된 수신 신호들이 생성될 수 있다.

Description

디지털 이미징 시스템 온 칩의 코히어런트 매트릭스
[본원과 관련된 상호 참조 문헌]
본 특허출원은 그 전체가 참조에 의해 여기에 포함된 미국 가출원 No. 63/375,097 (2022년 9월 9일 출원)의 이익을 주장한다.
본 개시는 초음파 이미징, 특히 3차원(3D) 이미징을 위한 시스템, 디바이스, 및 방법에 관한 것이다.
이하의 특허문헌이 관련될 수 있다: 미국 특허 공개 번호. 2021/0183832, 2021/0028792, 2020/0405271, 2020/0405267, 2020/0405266, 2020/0315586, 2019/0361102, 2019/0299251, 2019/0261954, 2019/0261955, 2018/0366102, 2018/0361431, 2019/0196012, 2019/0212424, 2019/0133556, 2016/0151045, 2019/0388059, 2015/0297193, 2017/0135676, 2016/0202349, 2016/0242739, 2017/0296144, 2017/0296145, 2014/0243676, 2012/0143059, 2010/0249596, 2009/0326375, 2009/0240152, 2007/0016023, 2009/0007414, 2005/0068221, 및 2001/0020130 뿐만 아니라, 미국 특허 번호 10,755,692, 10,857,567, 11,154,276, 10,641,879, 10,405,829, 9,592,032, 9,521,991, 9,439,625, 8,545,406, 8,416,643, 8,926,514, 8,834,369, 8,137,280, 6,937,176, 5,928,152, 5,675,554, 5,685,308, 5,555,534, 및 5,970,025.
본 개시의 시스템들, 방법들, 및 디바이스들은 각각 여러 혁신적인 양태들을 가지며, 이들 중 어느 단하나의 양태도 본원에서 개시되는 바람직한 속성들에 대해 단독으로 책임지지 않는다.
본 개시는 초음파 이미징, 특히 대량의 수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 갖는 3D 이미징을 위한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 관한 것이다.
본 개시는 ASIC(application specific integrated circuit) 상에 통합될 수 있는 풀 어레이 디지털 3D 송수신 빔포머를 위한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들을 제공하며, 이 풀 어레이 디지털 3D 송수신 빔포머는 이어서 고 엘리먼트 카운트 2차원(2D) 어레이 트랜스듀서 상에 통합될 수 있다. 이것은 초음파 이미징 시스템의 비용, 사이즈, 중량, 및 전력을 감소시킬 수 있다. 이어서, 이러한 고-엘리먼트-카운트 2D 어레이 트랜스듀서들은 다양한 사용 케이스들에 대해 다양한 폼 팩터들로 조립될 수 있다.
본 개시의 양태는, 각각 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 의한 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법을 제공한다. 예시적 방법은, (i) 공통 좌표계에 대한 각각의 트랜스듀서 어셈블리의 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 엘리먼트 좌표를 조정하는 단계; (ii) 상기 조정된 엘리먼트 좌표 및 송신 초점 각도 및 깊이에 기초하여 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 송신 지연 및 가중치를 계산하는 단계; (iii) 펄스를 송신하고 이미징되는 오브젝트로부터 에코(echo)를 수신하는 단계; (iv) 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 수신 신호를 프로세싱하는 단계; (v) 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 하나 이상의 갭 내의 하나 이상의 가상 엘리먼트에 대한 수신 신호를 합성하는 단계; 및 (vi) 상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 프로세싱된 수신 신호 및 상기 하나 이상의 가상 엘리먼트의 합성된 수신 신호에 기초하여 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 단계 (iv)는, 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 수신 신호를 증폭하는 단계, 및 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 증폭된 수신 신호를 디지털화하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 단계 (v)는, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 상기 하나 이상의 갭에 대한 가상 엘리먼트를 정의하는 단계, 및 상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 프로세싱된 수신 신호를 사용하여 상기 가상 엘리먼트에 대한 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은, 상기 개별 가상 엘리먼트에의 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 및 상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 개별 엘리먼트로부터의 상기 프로세싱된 수신 신호를 할당하는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은, 개별 갭의 제1 측 상의 제1 초음파 트랜스듀서 어셈블리 상의 제1 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 상기 제1 측 반대편인 상기 개별 갭의 제2 측 상의 제2 트랜스듀서 어셈블리 상의 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 상기 제1 및 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 프로세싱된 수신 신호의 선형 보간을 생성하는 것, 및 상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 선형 보간을 할당하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 단계 (vi)는, (a) 상기 조정된 엘리먼트 좌표 및 수신 각도와 초점 깊이에 기초하여 가상 엘리먼트 및 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 지연(들) 및 가중치(들)를 계산하는 단계, (b) 상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 증폭되고 디지털화된 수신 신호에 그리고 상기 하나 이상의 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호에 상기 지연 및 가중치를 적용하는 단계, 및 (c) 상기 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하기 위해 상기 가상 엘리먼트 및 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 모든 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 지연되고 가중된 수신 신호를 합산하는(summing) 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 단계 (iv) 내지 (vi)는 동일한 수신 빔 가시선에 대해 반복되지만, 측방으로 구별되는 초점을 갖는 복수의 송신 빔에 응답하여 수신된 상기 에코를 사용하고, 형성된 상기 수신 빔은 합성된 수신 빔을 형성하기 위해 시간 정렬되고 일관되게 합산된다.
일부 실시형태에서, 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리와 통합되고, 상기 ASIC는 상기 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하기 위해 상기 단계 (i) 내지 (vi) 중 하나 이상의 단계를 수행한다.
일부 실시형태에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 중 적어도 하나는, 하나 이상의 용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasound transducer; cMUT), 압전 미세가공 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasound transducer; pMUT), 또는 벌크 PZT 트랜스듀서 엘리먼트를 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 매트릭스 또는 어레이를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 매트릭스 또는 어레이는, 1차원 어레이, 2차원 매트릭스, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 평면 매트릭스 또는 어레이를 포함한다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 2차원 매트릭스를 포함한다.
일부 실시형태에서, 웨어러블 디바이스 상에 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리가 제공된다.
본 개시의 추가 양태는 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법을 제공한다.
예시적 방법은 타겟 오브젝트의 이미지를 생성하기 위한 이미징 디바이스를 하용하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 이미징 디바이스는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 및 이것에 동작가능하게 커플링된 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는 본원에 개시된 방법들 중 임의의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된다.
다른 예시적 방법은 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 생성하기 위한 이미징 디바이스를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 이미징 디바이스는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 및 이것에 동작가능하게 커플링된 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는 본원에 개시된 방법들 중 임의의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된다.
다른 예시적 방법은 복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계; 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 매트릭스 구성으로 타일링(tiling)하는 단계; 및 상기 타일링된 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 취득하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 본원에 개시된 방법들 중 임의의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된다. 일부 실시형태에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 타일링(tiling)하는 단계는, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이로 배열하는 단계를 포함한다.
본 개시의 추가 양태는 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템을 제공한다. 예시적 시스템은 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리; 및 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 본원에 개시된 방법들 중 임의의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 매트릭스 구성으로 타일링될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 매트릭스 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이이다.
본 개시의 추가 양태는 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법을 제공한다. 예시적 방법은, 복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계; 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 매트릭스 또는 어레이 구성으로 타일링하는 단계; 및 상기 타일링된 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 취득하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 매트릭스 또는 어레이 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이이다.
일부 실시형태에서, 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 집적된 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)를 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 각각은 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 공통 좌표계에 관하여 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 조정된다.
본 개시의 추가 양태는 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템을 제공한다. 예시적 시스템은, (a) 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리; 및 (b) 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부를 포함할 수 있고, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 매트릭스 또는 어레이 구성으로 타일링될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 매트릭스 또는 어레이 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이이다.
일부 실시형태에서, 상기 매트릭스 어레이 구성으로 타일링될 때 인접한 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이에 하나 이상의 갭이 존재한다.
일부 실시형태에서, 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 상기 복수의 트랜스듀서 어셈블리와 통합된 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)를 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 각각은 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 공통 좌표계에 관하여 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 조정된다.
일부 실시형태에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 중 적어도 하나는, 하나 이상의 용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasound transducer; cMUT), 압전 미세가공 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasound transducer; pMUT), 또는 벌크 PZT 트랜스듀서 엘리먼트를 포함한다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 매트릭스 또는 어레이를 포함한다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 2차원 매트릭스를 포함한다.
일부 실시형태에서, 예시적 시스템은 상기 매트릭스 또는 어레이 구성으로 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 유지하도록 구성된 웨어러블 하우징(wearable housing)을 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 웨어러블 하우징은 패시 또는 밴드이다.
본 기술의 추가적인 특징들 및 이점들은 이하에서 설명될 것이고, 부분적으로 설명으로부터 명백해질 것이거나, 또는 본 기술의 실시에 의해 학습될 수 있다. 본 기술의 장점들은 첨부된 도면들뿐만 아니라 본원의 서면화된 설명 및 실시형태들에서 특히 지적된 구조체에 의해 실현되고 달성될 것이다.
전술한 일반적 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것이며, 대상 기술에 대한 추가적인 설명을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다.
본 발명의 예시적인 실시형태의 다양한 피처가 도면을 참조하여 아래에서 설명된다. 예시된 실시예는, 발명을 예시하지만, 제한하지 않도록 의도된다. 도면은 다음 도면을 포함한다.
본 개시의 신규 특징은 첨부된 청구범위에 구체적으로 서술되어 있다. 본 개시의 원리가 이용되는 예시적인 실시형태를 서술하는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조함으로써, 본 개시의 특징 및 이점의 보다 나은 이해를 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 일부 실시형태에 따른, 추가적인 회로부를 갖는 PCB 상에 탑재된 ASIC 및 트랜스듀서들의 2D 어레이로 구성된 트랜스듀서 어셈블리, 및 사용자 인터페이스 및 디스플레이를 갖는 원격 프로세서를 사용하는 초음파 시스템의 예시적인 개략적 다이어그램을 도시한다.
도 2는 일부 실시형태에 따른, 하나 이상의 타일형(tileable) 초음파 트랜스듀서 어셈블리들에 대한 예시적인 폼 팩터들을 도시한다.
도 3a는 일부 실시형태에 따른, 갭이 없는 예시적인 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(실선), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(이격된 파선), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 35 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(점선), 및 3개의 엘리먼트 갭을 가진 11 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(밀집된 파선)의 단방향 애퍼처 펑션(one-way aperture function)의 그래프를 도시한다.
도 3b는, 일부 실시형태에 따른, 갭이 없는 예시적 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(실선), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(이격된 파선), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 35 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(점선), 및 3개의 엘리먼트 갭을 가진 11 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(밀집된 파선)의 단방향 측방 응답의 그래프를 도시한다.
도 4a는 일부 실시형태에 따른, 갭이 없는 예시적 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(실선), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(이격된 파선(broken line)), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 35 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(점선), 및 3개의 엘리먼트 갭을 가진 11 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(밀집된 파선)의 양방향 애퍼처 펑션(two-way aperture function)의 그래프를 도시한다.
도 4b는, 일부 실시형태에 따른, 갭이 없는 예시적 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(실선), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(이격된 파선), 3개의 엘리먼트 갭을 가진 35 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(점선), 및 3개의 엘리먼트 갭을 가진 11 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성(밀집된 파선)의 양방향 측방 응답의 그래프를 도시한다.
도 5a는 일부 실시형태에 따른, 복수의 타일형 초음파 트랜스듀서 어셈블리들을 갖는 초음파 빔 형성 및 초음파 이미징의 예시적인 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 5b는 일부 실시형태에 따른, 프로세싱된 수신 신호들 및 합성된 수신 신호들에 기초하여 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하는 단계를 더 분해하는 플로우 차트를 도시한다.
도 6은 일부 실시형태에 따른, 4개의 중간 초음파 트랜스듀서 어셈블리들이 누락된 예시적인 128 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성 어레이의 측방 응답의 그래프를 도시한다.
통상의 기술자에게는 본 기술의 다양한 구성이 개시로부터 쉽게 명백해질 것이며, 본 기술의 다양한 구성이 예시를 통해 도시되고 설명된다는 점이 이해된다. 인식될 바와 같이, 본 기술은 다른 그리고 상이한 구성이 가능하며, 그것의 몇몇 세부 사항은 본 기술의 범위를 벗어나지 않고 모두 다양한 다른 측면에서 수정이 가능하다. 따라서, 개요, 도면 및 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 한정적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
아래에 제시된 상세한 설명은 본 기술의 다양한 구성에 대한 설명으로서 의도된 것이며, 본 기술이 실시될 수 있는 유일한 구성을 나타내도록 의도된 것은 아니다. 첨부된 도면은 본 명세서에 통합되며, 상세한 설명의 일부를 구성한다. 상세한 설명은 본 기술에 대한 완전한 이해를 제공하는 목적을 위해 구체적인 세부 사항을 포함한다. 그러나, 이러한 특정 세부 사항 없이 본 기술이 실시될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 일부 사례에서, 본 기술의 개념을 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 잘 알려진 구조 및 컴포넌트가 블록 다이어그램 형태로 도시된다. 유사한 컴포넌트는 이해의 용이성을 위해 동일한 요소 번호로 라벨링된다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술 용어는 본 주제가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
[초음파 이미징 시스템]
도 1은 본 명세서에 개시된 초음파 이미징 시스템의 예시적 실시형태를 도시한다. 이미징 시스템은 바람직하게는 트랜스듀서(200)와 통합된 ASIC(100)를 포함할 수 있다. 트랜스듀서는 pMUT(압전 미세가공 초음파 트랜스듀서), cMUT(용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서), 또는 벌크 PZT 엘리먼트들의 1차원 또는 2차원 어레이일 수 있다. ASIC 및 트랜스듀서 어레이는 일반적으로 PCB(또는 PCB들)(300) 상에 탑재된다. PCB는 마이크로프로세서, 전력 공급부(배터리, 레귤레이터들), 클록, 메모리, 및/또는 입력 출력 디바이스와 같은 추가적인 회로부를 가질 수 있다.
ASIC, 트랜스듀서 어레이, 및 PCB는 트랜스듀서 어셈블리(400)를 형성한다. 트랜스듀서 어셈블리의 영역은 풋프린트를 작게 유지하기 위해 트랜스듀서 어레이의 영역과 매칭될 수 있다. 트랜스듀서 어셈블리는 패치로 패키징될 수 있거나, 또는 웨어러블 또는 홀더블 하우징에 패키징될 수 있다.
트랜스듀서 어셈블리는, 입력 출력 디바이스를 통해, 사용자 인터페이스, 디스플레이, 및 메모리를 포함할 수 있는 원격 프로세서(500)와 통신할 수 있다. 프로세서는 스마트 폰, 스마트 워치, 패드, 또는 랩탑과 같은 모바일 디바이스일 수 있거나, 또는 데스크탑 컴퓨터일 수 있다. 프로세서는 이미지 프로세싱을 수행하고, 평면 및 볼륨 렌더링을 수행하고, 전자 건강 기록과 같은 네트워크 및 데이터베이스에 연결할 수 있다. 트랜스듀서 어셈블리와 원격 프로세서 사이의 통신은 표준 통신 프로토콜을 사용하는 유선 또는 무선일 수 있다.
트랜스듀서 어셈블리 상의 마이크로프로세서는 이미징 주파수 및 송신 및 수신 f-수와 같은 작은 파라미터 세트로 ASIC를 초기화할 수 있고, 그런 후 스캔 시퀀스 내의 각각의 펄스 에코(송신-수신) 이벤트에 대한 송신 및 수신 빔 파라미터들(빔 원점, 각도, 초점 깊이)을 제공할 수 있다. on-ASIC 지연 및 가중치 컴퓨터는 송신 및 수신 빔 파라미터들에 의해 정의된 각각의 빔에 대한 송신 및 수신 빔포밍 파라미터들(지연 및 가중치)을 계산할 수 있다. ASIC는 조종 및 포커싱된 송신 펄스(steered and focused transmit pulse)를 전송할 수 있고, 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에서 조직(tissue)으로부터 에코를 수신할 수 있고, ASIC 계산된 지연 및 가중치를 사용하여 수신 빔을 형성할 수 있다. ASIC의 출력은 통상적으로, 전체 애퍼처(aperture)를 사용하여 완전히 형성된 빔이다.
트랜스듀서 엘리먼트들의 매트릭스 어레이 및 이러한 매트릭스 어레이에 동작가능하게 커플링된 ASIC를 포함하는 초음파 트랜스듀서 어셈블리들은 참조로서 전체가 여기에 포함된 PCT 출원 No. PCT/US2022/011417(출원일: 2022년 1월 6일) 및 미국 특허 출원 No. 17.569,805(출원일: 2022년 1월 6일)에 개시되어 있다.
도 2에 따라, 본원에서 제공되는 다른 양태는 타겟 오브젝트를 이미징하기 위한 시스템이다. 일부 실시형태에서, 시스템은, 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400); 및 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)에 동작가능하게 커플링되고 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)를 동작시키도록 구성된 제어 회로부를 포함할 수 있고, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)는 매트릭스 구성으로 타일링될 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)는 복수의 트랜스듀서들(예컨대, 64x64, 64x24, 48x24)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)의 타일링가능 및 모듈형 능력들은 가변 음향 윈도우 사이즈 및 성능의 이들의 형성 매트릭스들을 가능하게 한다. 일부 실시형태에서, 음향 윈도우 사이즈는 환자의 신체가 이미징될 수 있는 영역이다.
일부 실시형태에서, 음향 윈도우 사이즈가 예컨대, 소아, 심장, 복부, 산부인과, 혈관, 유방 단층촬영 및 고강도 집속 초음파(high-intensity focused ultrasound; HIFU)와 같은 임상 애플리케이션마다 다르기 때문에, 각각의 애플리케이션에 대해 다양한 어레이 사이즈가 요구된다. 이와 같이, 도 2는 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)가 다양한 윈도우 사이즈 요건들을 갖는 애플리케이션들에 대한 사용을 가능하게 하기 위해 하나 이상의 직선 또는 단편적 곡선형 치수들로 단일 어셈블리 또는 다수의 어셈블리들로서 타일링가능하다는 것을 도시한다.
일부 실시형태에서, 트랜스듀서 어셈블리(400)는 다양한 어레이 또는 매트릭스 구성들로 타일링가능하다. 일부 실시형태에서, 매트릭스 구성은 1차원 어레이, 2차원 어레이 또는 매트릭스, 곡선형 어레이 또는 매트릭스, 또는 평면 어레이 또는 매트릭스이다. 일부 실시형태에서, 어레이 또는 매트릭스 구성은, 독립형 구성(505), 1차원 어레이 구성(510 또는 515), 2차원 매트릭스 구성(520), 곡선형 1차원 어레이 구성(525), 또는 곡선형 2치원 매트릭스 구성을 포함한다. 1차원 어레이 구성들은 2개의 어셈블리들을 갖는 1차원 어레이 구성(510) 또는 4개의 어셈블리들을 갖는 1차원 어레이 구성(515)을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 매트릭스 구성(505)은 예를 들어, 웨어러블 초음파 디바이스 또는 패치, 혈관, 복부, 또는 폐 이미징 디바이스, 또는 수술 가이드 디바이스에서 이점들을 제공한다. 일부 실시형태에서, 1차원 매트릭스 구성(510, 515)은 예를 들어, 심장, 복부, 유방, 및 혈관 이미징 애플리케이션에 이점을 제공한다. 일부 실시형태에서, 2차원 매트릭스 구성들(520)은, 예컨대, 고강도 집속 초음파(HIFU) 애플리케이션들에서 이점을 제공한다. 일부 실시형태에서, 곡선형 1차원 매트릭스 구성(525), 또는 곡선형 2차원 매트릭스 구성은 예를 들어 단층촬영에서 장점을 제공한다. 일부 실시형태에서, 수정된 독립형 매트릭스 구성(530)은 심장내 심장초음파(intracardiac echocardiography; ICE)에 대한 장점을 제공한다.
일부 실시형태에서, 매트릭스 구성으로 타일링될 때 인접한 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400) 사이에 하나 이상의 갭이 존재한다. 일부 실시형태에서, 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)는 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)에 대한 복수의 트랜스듀서 어셈블리(400)에 동작가능하게 커플링되고 복수의 트랜스듀서 어셈블리(400)와 통합된 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400) 중 적어도 하나는, 하나 이상의 용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasound transducer; cMUT), 압전 미세가공 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasound transducer; pMUT), 또는 벌크 PZT 트랜스듀서 엘리먼트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 매트릭스 어레이를 포함한다.
일부 실시형태에서, 시스템은 매트릭스 구성으로 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리(400)를 유지하도록 구성된 웨어러블 하우징(wearable housing)을 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 웨어러블 하우징은 패시 또는 밴드이다.
[초음파 빔 포밍 및 이미징 방법]
일부 실시형태에서, 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 제로 갭들을 유지하는 매트릭스 구성을 제조하는 것은 제조 허용오차들 및 능력들로 인해 어렵고 비용이 많이 든다. 그러나, 이러한 갭들은 갭이 활성 송신 및/또는 수신 애퍼처에 있을 때 애퍼처 펑션에 불연속성을 생성할 수 있으며, 이는 사이드 로브(side lobe)들을 증가시킬 수 있고, 이에 따라, 음향 클러터(acoustic clutter)를 증가시킬 수 있고 콘트라스트 해상도를 감소시킬 수 있다.
도 3a, 3b, 4a, 및 4b는, 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 갭이 활성 송신 또는 수신 애퍼처의 중간에 있는 경우의 단방향 애퍼처 펑션(도 3a), 갭이 송신 및 수신 애퍼처 둘다의 중간에 있는 경우의, 양방향(라운드 트립) 각각의 단방향 측방 응답(도 3b) 및 애퍼처 펑션(도 4a), 및 갭이 없는(실선으로 표시됨) 예시적 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성, 3개의 엘리먼트 갭(이격된 파선으로 표시됨)을 가진 131 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성, 3개의 엘리먼트 갭(점선으로 표시됨)을 갖는 35 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성, 및 3개의 엘리먼트 갭(근접 패킹된 파선으로 표시됨)을 가진 11 초음파 트랜스듀서 어셈블리 구성의 각각의 2방향 측방 응답(도 4b)의 그래프를 도시한다. 애퍼처 펑션은 주어진 갭 폭에 대해 그러나 f-수 또는 초점 깊이의 상이한 선택을 나타내는 상이한 활성 애퍼처 폭에 대해 진폭이 엇갈리게 플롯된다(plotted), 단방향 측방 응답은 송신 초점으로부터 멀리 떨어진 깊이에서의 동적 수신 포커싱의 성능을 나타내는 반면에, 양방향[공초점(con-focal)] 응답은 수신 포커싱을 가정하는 송신 초점 깊이에서의 성능을 나타낸다. 여기서, 측방 응답 플롯에 대한 측방 축은 상이한 애퍼처 폭 케이스의 빔폭과 매칭되도록 애퍼처 폭에 의해 스케일링되어, 사이드 로브 레벨(side lobe level)에 대한 효과를 비교하는 것을 더 용이하게 한다. 갭 폭에 대한 애퍼처 폭의 비율이 감소함에 따라, 사이드 로브는 단방향(one-way)의 경우 약 -13 dB 내지 약 -4 dB, 양방향 응답의 경우 약 -26 dB 내지 약 -8 dB 증가하는데, 이는 애퍼처가 갭 주위의 여러 엘리먼트들로 축소되기 때문이다(얕은 깊이 이미징). 활성 송신 및/또는 수신 애퍼처의 중간에 있는 갭은 바람직하지 않은 시나리오를 제공할 수 있으며, 여기서, 활성 애퍼처 중심(빔 원점)이 갭으로부터 멀리이동함에 따라, 사이드 로브가 접근하고 최종적으로 활성 애퍼처가 더 이상 갭을 포함하지 않을 때 기준의 것과 매칭된다. 일부 실시형태에서, 도 2에서 곡선형 1차원 어레이 구성(525)으로 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서 어셈블리들이 비-동일 평면 상에 있는 경우, 이들의 출력 빔들의 코히어런트(위상 감응) 합은 초점을 저하시키고, 측방향 해상도 및 감도를 감소시키며, 음향 클러터를 증가시킨다.
따라서, 본 발명에서는 비동일평면 초음파 트랜스듀서 어셈블리 전체 및 이들 간에 코히어런스를 달성하기 위해 초음파 트랜스듀서 어셈블리 간 공간으로 인해 발생하는 사이드 로브를 감소시키는 방법 및 시스템이 제공된다.
일부 실시형태에서, 본원의 방법들 및 시스템들은 개별 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 경계들을 넘어 연장되는 지연 및 가중치 컴퓨터의 온 칩 지연 및 애퍼처 가중치(apodization) 컴퓨터에 대한 입력 파라미터를 채용한다. 일부 실시형태에서, 인접한 매트릭스 구성 어레이들의 에지 행들(열들)로부터의 디지털 채널 데이터는 초음파 트랜스듀서 어셈블리 간 공간에서 누락된 행들(열들)에 대한 합성 데이터를 생성하기 위해 보간된다. 일부 실시형태에서, 수신되고 합성된 채널 데이터는 이어서 지연되고 합산되어 수신 빔들을 형성한다. 일부 실시형태에서, 디지털 채널 데이터의 행(열) 간 보간은 가장 가까운 이웃, 선형, 입방체, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 누락된 행들에 대한 보간 및 빔 형성은 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리들에 의해 또는 외부 프로세서에 의해 처리되고 매트릭스 구성 출력들에 추가될 수 있다.
도 5a는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 의한 초음파 빔 형성 및 이미징의 예시적인 방법(5000)의 플로우 차트를 도시한다. 단계 5100에서, 본원에서 설명되는 바와 같은 복수의 또는 매트릭스의 초음파 트랜스듀서 어셈블리들이 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 단계 5200에서, 초음파 트랜스듀서 어셈블리들에 대해 공통 좌표계가 설정될 수 있다. 단계 5300에서, 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 엘리먼트 좌표들은 공통 좌표계에 대한 각각의 트랜스듀서 어셈블리의 상대적 경사 및 오프셋에 대해 조정될 수 있다. 단계 5400에서, 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 송신 지연들 및 가중치들이 조정된 엘리먼트 좌표들 및 송신 초점 각도 및 깊이에 기초하여 계산될 수 있다. 단계 5500에서, 초음파 펄스는 복수의 또는 매트릭스의 초음파 트랜스듀서 어셈블리들을 사용하여 이미징될 오브젝트에 송신될 수 있다. 단계 5600에서, 에코 신호가 오브젝트로부터 수신될 수 있다. 단계 5700에서, 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 수신 신호들이 프로세싱될 수 있다. 단계 5800에서, 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 갭들 내의 하나 이상의 가상 엘리먼트들에 대한 수신 신호들이 합성될 수 있다. 단계 5900에서, 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트들의 프로세싱된 수신 신호들 및 하나 이상의 가상 엘리먼트들의 합성된 수신 신호들에 기초하여 동적으로 포커싱된 수신 빔이 형성될 수 있다. 단계 5999에서, 수신 빔에 기초하여, 하나 이상의 초음파 이미지가 형성될 수 있다. 이러한 이미지(들)는 2차원(2D) 또는 3차원(3D)일 수 있다.
단계 5700을 다시 참조하면, 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 수신 신호들은 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 수신 신호를 증폭시키는 단계(5710), 및 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 증폭된 수신 신호를 디지털화하는 단계(5720)에 의해 프로세싱될 수 있다.
단계 5800을 다시 참조하면, 가상 엘리먼트에 대한 수신 신호는, 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 하나 이상의 갭에 대한 가상 엘리먼트를 정의하는 단계(5810), 및 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 프로세싱된 수신 신호를 사용하여 가상 엘리먼트에 대한 합성된 수신 신호를 생성하는 단계(5820)에 의해 합성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은, 상기 개별 가상 엘리먼트에의 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 및 상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 개별 엘리먼트로부터의 상기 프로세싱된 수신 신호를 할당하는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은, 개별 갭의 제1 측 상의 제1 초음파 트랜스듀서 어셈블리 상의 제1 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 상기 제1 측 반대편인 상기 개별 갭의 제2 측 상의 제2 트랜스듀서 어셈블리 상의 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 가상 엘리먼트에 대한 거리에 기초하여 상기 제1 및 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 프로세싱된 수신 신호의 선형 보간을 생성하는 것, 및 상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 선형 보간을 할당하는 것을 포함한다.
도 5b는 단계(5900)의 예시적인 브레이크다운의 플로우 차트를 도시한다. 단계 5900에서, 동적으로 포커싱된 수신 빔은, 조정된 트랜스듀서와 가상 엘리먼트 좌표 및 수신 각도와 초점 깊이에 기초하여 가상 엘리먼트 및 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 지연 및 가중치를 계산하는 단계(5910), 하나 이상의 트랜스듀서의 증폭되고 디지털화된 수신 신호에 대하여 그리고 하나 이상의 가상 엘리먼트의 합성된 수신 신호에 대하여 지연 및 가중치를 적용하는 단계(5920), 및 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하기 위해 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 모든 트랜스듀서 엘리먼트 및 가상 엘리먼트의 지연되고 가중된 수신 신호를 합산하는 단계(5930)에 의해 형성될 수 있다.
상기 기술(들)은 수신 애퍼처 펑션에서의 불연속성(갭)으로 인해 사이드 로브들을 낮출 수 있지만, 송신 애퍼처 펑션에서의 불연속성으로 인한 사이드 로브들은 여전히 유지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법(5000)의 단계들 중 다수는 단계(5940)에서, 동일한 수신 빔에 대해 그러나 상이한 송신 각도 및/또는 상이한 송신 초점에 대해 반복될 수 있고, 공간적으로 구별되는 송신 빔에 응답하여 형성된 수신 빔은, 단계(5950)에서 시간 정렬되고 코히어런트 합산되어 합성된 수신 빔을 형성할 수 있다. 이 기술은 통상적으로 동적 송신 포커싱 또는 후향적 송신 포커싱(retrospective transmit focusing)으로 지칭되고, 미국 특허 제8,241,216호 및 제8,690,781호에 기재되어 있으며, 이는 참조로서 본원에 포함된다. 이 기술은 종래의 빔형성의 정적 송신 초점 깊이로부터 멀어지는 포커싱을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 많은 실시형태에서, 이것은, 측방으로 구별되는 초점[예컨대, 구별되는 비조화 각도(distinct insonification angle)]를 갖는 송신 빔 세트의 좁은 코히어런트(즉, 고정 위상) 세그먼트로부터 수신 시야 라인(receive line of sight)(빔)을 따르는 모든 깊이에 대해 넓은 연속적인 코히어런트 송신 애퍼처가 합성되는 애퍼처 합성을 송신하는 것에 해당한다. 송신 빔이 주어지면, 특정 수신 빔 샘플에 간섭적으로 기여하는 (정적) 송신 애퍼처 펑션의 세그먼트는 송신 애퍼처와 송신 초점과 수신 샘플을 연결하는 라인과의 교차점에서 중앙에 위치될 수 있다. 따라서, 이는 수신 초점 깊이와 각도의 함수로서 변화될 수 있다. 이러한 종래의 기술들에서, 기여하는 송신 빔들은 연속적인 애퍼처 펑션을 가질 수 있다는 것을 유념한다. 본원의 많은 실시형태에서, 애퍼처 갭 내에 속하는 코히어런트 세그먼트를 갖는 송신 빔은 송신 애퍼처 합성으로부터 제외된다.
전술한 단계들이 많은 실시형태에 따른 방법(5000)을 나타내지만, 통상의 기술자는 본원에서 설명되는 교시에 기초하여 많은 변형을 인식할 것이다. 단계들은 상이한 순서로 완료될 수 있다. 단계들이 추가되거나 삭제될 수 있다. 단계들 중 일부는 하위 단계들을 포함할 수 있다. 많은 단계들이 유리한 만큼 자주 반복될 수 있다. 많은 단계들이 프로세싱 회로부에 의해 수행될 수 있다.
구현된 방법 및 비교 결과의 예로서, 도 6은 중간에 4개의 누락된 엘리먼트를 갖는 λ 피치(즉, 128 λ 애퍼처)를 갖는 128-엘리먼트 어레이의 측방 응답의 그래프를 도시한다. 여기서, 송신 빔은 f-수 2로 32 λ 깊이로 포커싱되고, 수신 빔은 f-수 1로 동적으로 포커싱된다. 핀 타겟(pin target)들의 3 X 3 그리드는 균일한 16 λ 간격을 갖는 방위각에서 -16 λ 내지 16 λ 스팬에 걸쳐 16, 32, 및 48 λ 깊이에 있다. 두꺼운 실선(unbroken line)들에서의 플롯들은 중간에 갭이 없는 기준 어레이의 측방 응답이다. 얇은 파선(broken line) 내의 플롯은 갭을 갖지만 갭 보상은 없는 어레이의 플롯이다. 다른 2개의 경우들에 대해, 송신 애퍼처 내의 갭은 보상되지 않는다. 수신 애퍼처 내의 갭은 먼저 갭 내의 가상 엘리먼트들에 대한 합성 채널 데이터를 생성하고, 그런 후 가상 엘리먼트들에 대한 좌표들을 사용하여 합성 데이터에 대한 지연을 적용함으로써 보상된다. 합성 채널 데이터는 가장 가까운 이웃 엘리먼트들의 수신 신호(두꺼운 파선들의 플롯들)를 복제하고, 갭의 양측 상의 엘리먼트들의 수신 신호들(얇은 실선들의 플롯들)의 선형 보간에 의해 생성된다. 중간의 갭으로 인해 중앙의 타겟들에 대한 증가된 사이드 로브들을 주목한다.
일부 실시형태에서, 매트릭스 어레이의 각각의 픽셀의 (x, y, z) 좌표들은 프로그래밍가능하고, 프로그래밍된 좌표들은 트랜스듀서 어셈블리의 지연 컴퓨터에 대한 입력들이다. 결정론적인(deterministic) 임의의 기울기(예컨대, 제조 동안 도입되는 기울기)는 트랜스듀서 어셈블리에 전달되기 전에 입력 파라미터 생성기에 의해 보상될 수 있다. 시간 또는 사용에 따라 변화되는 기울기들(예컨대, 가요성 기판 상의 다중 트랜스듀서 어셈블리 패치)은 디스크(DISC)들의 매트릭스의 코히어런트 합이 최대화될 때까지 평면 기울기 추정치들을 변화시키는 적응적 포커싱 알고리즘에 의해 보상될 수 있다.
본원에서 설명되는 방법들은 또한, 공간적 컴파운딩을 위해 정렬되는 트랜스듀서 어셈블리들의 인코히어런트 매트릭스를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
[용어 및 정의]
달리 정의되지 않는 한, 여기에서 사용되는 모든 기술 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
여기서 사용되는 바와 같이, 단수형의 부정관사 및 정관사는 콘텍스트가 명확하게 다르게 지시하지 않으면 복수형을 포함한다. 본원에서 "또는"에 대한 모든 언급은 달리 언급되지 않는 한 "및/또는"을 포함하도록 의도된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 일부 경우들에서 "약"이라는 용어는 대략적으로 명시된 양인 양을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 기재된 양에 10%, 5%, 또는 1%만큼 근접한 양을 의미하며, 그 증분을 포함한다.
여기서 백분율과 관련하여 "약"이라는 용어는 증분을 포함하여 10%, 5% 또는 1%만큼의 명시된 백분율보다 크거나 작은 양을 의미한다.
여기서 사용된 "적어도 하나", "하나 이상" 및 "및/또는"이라는 문구는 접속사 및 분리사 모두 사용할 수 있는 개방형 표현이다. 예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나", "A, B, 또는 C 중 적어도 하나", "A, B, 및 C 중 하나 이상", "A, B, 또는 C 중 하나 이상", "A, B, 및/또는 C"라는 표현은 각각 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께 또는 A, B, 및 C 함께를 의미한다.
선호되는 실시예가 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시예가 단지 예로서 제공된다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이제, 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고 본 기술분야의 통상의 기술자에게 다수의 변형들, 변경들 및 대체들이 발생할 것이다. 본 명세서에 설명된 실시예에 대한 다양한 대안이 실제로 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 본원에 기술된 실시형태들의 수많은 상이한 조합이 가능하고, 이러한 조합은 본 개시 내용의 일부로 간주된다. 또한, 본원의 임의의 일 실시형태와 관련하여 논의된 모든 특징은 본원의 다른 실시형태에서 사용하기 위해 용이하게 적응될 수 있다. 다음 청구범위는 본 개시 내용의 범위를 정의하고 이들 청구범위 및 그 균등물의 범위 내의 방법 및 구조는 이에 의해 포함되는 것으로 의도된다.
[본 기술의 조항으로서의 예시]
본 개시의 양태의 다양한 실시예가 편의를 위하여 넘버링된 조항(1, 2, 3 등)으로 설명된다. 이들은 예로서 제공되며, 본 기술을 제한하지 않는다. 참조 번호 및 도면의 식별은 예시적인 목적을 위해 그리고 단지 예로서만 아래에 제공되며, 조항은 이러한 식별에 의해 제한되지 않는다.
조항 1. 각각 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 의한 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법으로서, (i) 공통 좌표계에 대한 각각의 트랜스듀서 어셈블리의 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 엘리먼트 좌표를 조정하는 단계; (ii) 상기 조정된 엘리먼트 좌표 및 송신 초점 각도 및 깊이에 기초하여 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 송신 지연 및 가중치를 계산하는 단계; (iii) 펄스를 송신하고 이미징되는 오브젝트로부터 에코(echo)를 수신하는 단계; (iv) 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 수신 신호를 프로세싱하는 단계; (v) 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 갭 내의 하나 이상의 가상 엘리먼트에 대한 수신 신호를 합성하는 단계; 및 (vi) 상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 프로세싱된 수신 신호 및 상기 하나 이상의 가상 엘리먼트의 합성된 수신 신호에 기초하여 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하는 단계를 포함하는, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 2. 조항 1에 있어서, 상기 단계 (iv)는, (a) 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 수신 신호를 증폭하는 단계, 및 (b) 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 증폭된 수신 신호를 디지털화하는 단계를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 3. 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 상기 단계 (v)는, (a) 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 상기 하나 이상의 갭에 대한 가상 엘리먼트를 정의하는 단계, 및 (b) 상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 프로세싱된 수신 신호를 사용하여 상기 가상 엘리먼트에 대한 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 4. 조항 3에 있어서, 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은, 상기 개별 가상 엘리먼트에의 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 및 상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 개별 엘리먼트로부터의 상기 프로세싱된 수신 신호를 할당하는 것을 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 5. 조항 3 또는 조항 4에 있어서, 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은, 개별 갭의 제1 측 상의 제1 초음파 트랜스듀서 어셈블리 상의 제1 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 상기 제1 측 반대편인 상기 개별 갭의 제2 측 상의 제2 트랜스듀서 어셈블리 상의 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 상기 제1 및 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 프로세싱된 수신 신호의 선형 보간을 생성하는 것, 및 상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 선형 보간을 할당하는 것을 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 6. 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (vi)는, (a) 상기 조정된 엘리먼트 좌표 및 수신 각도와 초점 깊이에 기초하여 가상 엘리먼트 및 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 지연 및 가중치를 계산하는 단계, (b) 상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 증폭되고 디지털화된 수신 신호에 그리고 상기 하나 이상의 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호에 상기 지연 및 가중치를 적용하는 단계, 및 (c) 상기 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하기 위해 상기 가상 엘리먼트 및 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 모든 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 지연되고 가중된 수신 신호를 합산하는(summing) 단계를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 7. 조항 1 내지 조항 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (iv) 내지 (vi)는 수신 빔 가시선에 대해 반복되지만, 측방으로 구별되는 초점을 갖는 복수의 송신 빔에 응답하여 수신된 상기 에코를 사용하고, 형성된 상기 수신 빔은 합성된 수신 빔을 형성하기 위해 시간 정렬되고 일관되게 합산되는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 8. 조항 1 내지 조항 7 중 어느 하나에 있어서, 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리와 통합되고, 상기 ASIC는 상기 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하기 위해 상기 단계 (i) 내지 (vi) 중 하나 이상의 단계를 수행하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 9. 조항 1 내지 조항 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 중 적어도 하나는, 하나 이상의 용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasound transducer; cMUT), 압전 미세가공 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasound transducer; pMUT), 또는 벌크 PZT 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 10. 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 매트릭스 또는 어레이를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 11. 조항 10에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 매트릭스 또는 어레이는, 1차원 어레이, 2차원 매트릭스, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 평면 매트릭스 또는 어레이를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 12. 조항 1 내지 조항 11 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 2차원 매트릭스를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 13. 조항 1 내지 조항 12 중 어느 하나에 있어서, 웨어러블 디바이스 상에 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계를 더 포함하는, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
조항 14. 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법으로서, 이미징 디바이스를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 이미징 디바이스는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 및 이것에 동작가능하게 커플링된 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는 조항 1 내지 조항 13 중 어느 하나의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성되는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 15. 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법으로서, 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 생성하기 위한 이미징 디바이스를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 이미징 디바이스는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 및 이것에 동작가능하게 커플링된 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는 조항 1 내지 조항 14 중 어느 하나의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성되는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 16. 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법으로서, 복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계; 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 매트릭스 구성으로 타일링(tiling)하는 단계; 및 상기 타일링된 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 취득하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 조항 1 내지 조항 15 중 어느 하나의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 17. 조항 16에 있어서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 타일링(tiling)하는 단계는, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이로 배열하는 단계를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 18. 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템으로서, 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리; 및 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 조항 1 내지 조항 17 중 어느 하나의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부를 포함하는, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 19. 조항 18에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 매트릭스 구성으로 타일링될 수 있는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 20. 조항 19에 있어서, 상기 매트릭스 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 21. 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법으로서, 복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계; 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 매트릭스 또는 어레이 구성으로 타일링하는 단계; 및 상기 타일링된 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 취득하는 단계를 포함하는, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 22. 조항 21에 있어서, 상기 매트릭스 또는 어레이 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 23. 조항 21 또는 조항 22에 있어서, 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 집적된 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)를 더 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 24. 조항 21 내지 조항 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 각각은 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 공통 좌표계에 관하여 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 조정되는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
조항 25. 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템으로서, (a) 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리; 및 (b) 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부를 포함하고, 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 매트릭스 또는 어레이 구성으로 타일링될 수 있는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 26. 조항 25에 있어서, 상기 매트릭스 또는 어레이 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 27. 조항 25 또는 조항 26에 있어서, 상기 매트릭스 어레이 구성으로 타일링될 때 인접한 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이에 하나 이상의 갭이 존재하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 28. 조항 25 내지 조항 27 중 어느 하나에 있어서, 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 상기 복수의 트랜스듀서 어셈블리와 통합된 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 29. 조항 25 내지 조항 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 각각은 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 공통 좌표계에 대한 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 조정되는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 30. 조항 25 내지 조항 29 중 어느 하나에 있어서, 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 중 적어도 하나는 하나 이상의 용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서(cMUT), 압전 미세가공 초음파 트랜스듀서(pMUT), 또는 벌크 PZT 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 31. 조항 25 내지 조항 30 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 매트릭스 또는 어레이를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 32. 조항 25 내지 조항 31 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 2차원 매트릭스를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 33. 조항 25 내지 조항 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 매트릭스 또는 어레이 구성으로 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 유지하도록 구성된 웨어러블 하우징(wearable housing)을 더 포함하는, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
조항 34. 조항 33에 있어서, 상기 웨어러블 하우징은 패치 또는 밴드인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
[추가 고려 사항]
일부 실시형태에서, 본 명세서에서 조항 중 임의의 것은 독립 조항 중 임의의 하나 또는 종속 조항 중 임의의 하나에 의존할 수 있다. 일 양태에서, 조항들 중 임의의 것(예컨대, 종속 또는 독립 조항)은 임의의 다른 하나 이상의 조항(예컨대, 종속 또는 독립 조항)과 결합될 수 있다. 일 양태에서, 청구항은 절, 문장, 구 또는 단락에 기재된 단어(예컨대, 단계, 동작, 수단 또는 컴포넌트)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 청구항은 하나 이상의 절, 문장, 구 또는 단락에서 기재된 단어의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 절, 문장, 구 또는 단락 각각 내의 단어 중 일부가 제거될 수 있다. 일 양태에서, 추가 단어 또는 요소가 절, 문장, 구 또는 단락에 추가될 수 있다. 일 양태에서 기술은 본 명세서에 설명된 컴포넌트, 요소, 기능 또는 동작 중 일부를 활용하지 않고 구현될 수 있다. 일 양태에서 기술은 추가 컴포넌트, 요소, 기능 또는 동작을 활용하여 구현될 수 있다.
전술한 설명은 통상의 기술자가 본 명세서에 설명된 다양한 구성을 실시할 수 있도록 하기 위해 제공된다. 본 기술은 특히 다양한 도면 및 구성을 참조하여 설명되었지만, 이들은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 본 기술의 범위를 제한하는 여겨지지 않아야 함이 이해되어야 한다.
본 기술을 구현하기 위한 다른 많은 방법이 있을 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 기능 및 요소는 본 기술의 범위를 벗어나지 않고 도시된 것으로부터 상이하게 분할될 수 있다. 이러한 구성에 대한 다양한 수정은 통상의 기술자에게 쉽게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반 원칙은 다른 구성에 적용될 수 있다. 따라서, 본 기술의 범위에서 벗어나지 않고 통상의 기술자에 의해 본 기술에 대한 많은 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.
개시된 프로세스에서의 단계의 특정 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근 방식의 예시인 것으로 이해된다. 설계 선호도에 기초하여, 프로세스에서의 단계의 특정 순서 또는 계층 구조는 재배열될 수 있다는 것이 이해된다. 단계 중 일부는 동시에 수행될 수 있다. 첨부된 방법 청구항은 다양한 단계의 요소를 샘플 순서로 제시하며, 제시된 특정 순서 또는 계층 구조로 제한하려는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 항목 중 임의의 것을 분리하기 위한 "및" 또는 "또는"라는 용어와 함께 일련의 항목들 앞의 "중 적어도 하나(at least one of)"라는 문구는, 목록의 각 멤버(즉, 각 항목)가 아닌 목록 전체를 수정한다. "중 적어도 하나"라는 문구는, 나열된 각 항목 중 적어도 하나의 선택을 필요로 하는 것이 아니며; 오히려, 문구는, 항목 중 임의의 하나 중 적어도 하나, 및/또는 항목의 임의의 조합 중 적어도 하나, 및/또는 항목 각각 중 적어도 하나를 포함하는 의미를 허용한다. 예로서, "A, B, 및 C, 중 적어도 하나" 또는 "A, B, 또는 C, 중 적어도 하나"라는 문구는, A만, B만, 또는 C만; A, B, 및 C의 임의의 조합; 및/또는 A, B, 및 C 각각 중 적어도 하나를 각각 지칭한다.
이 개시에서 사용된 것과 같은 "상부", "바닥", "전방", "후방" 및 그와 유사한 것과 같은 용어는 일반적인 중력 기준 프레임이 아닌 임의의 기준 프레임을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 상부 표면, 바닥 표면, 전방 표면 및 후방 표면은 중력 기준 프레임에서 상방으로, 하방으로, 대각선으로 또는 수평으로 확장될 수 있다.
또한, 설명 또는 청구항에서 "포함한다(include)", "갖는다(have)" 또는 그와 유사한 용어가 사용되는 범위까지, 이러한 용어는, "포함한다(comprise)"는 용어가 청구항에서 전환어로 이용될 때 "포함한다(comprise)"가 해석되는 것과 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "약"이라는 용어는, 통상의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이, 명시된 실제 값에 관한 것이며, 관련 환경들 하에서 근사치, 부정확성, 및 측정의 한계들을 허용한다. 하나 이상의 양태들에서, 용어들 "약", "실질적으로", 및 "대략"은 아이템들 사이의 이들의 대응하는 용어들 및/또는 상대성에 대한 업계에서 허용되는 허용오차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하는(comprising)"이라는 용어는 명시된 정수(들)의 존재를 나타내지만, 명시되지 않은 다른 정수의 가능성을 허용한다. 이 용어는 명시된 정수의 임의의 특정 비율을 암시하지 않는다. "포함한다(comprise)" 및 "포함한다(comprises)"와 같은 "포함하는(comprising)"이라는 단어의 변형은, 이에 대응하여 유사한 의미를 갖는다.
본 명세서에서 "예시적인"이라는 단어는 "예, 사례 또는 예시로서의 역할을 하는 것"을 의미하도록 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로서 설명된 임의의 실시예는, 반드시 다른 실시예보다 선호되거나 유리한 것으로 해석되어서는 안 된다.
단수로 된 요소에 대한 참조는 구체적으로 명시되지 않는 한 "오직 하나(one and only one)"를 의미하도록 의도되는 것이 아니라 오히려 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다. 남성 대명사(예컨대, 그의)는 여성 및 중성(예컨대, 그녀의 및 그것의)을 포함하며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. "일부"라는 용어는 하나 이상을 지칭한다. 밑줄 및/또는 이탤릭체로 표시된 제목과 부제목은 편의를 위해서만 사용되며, 본 기술을 제한하지 않고, 본 기술에 대한 설명의 해석과 관련하여 지칭되지 않는다. 통상의 기술자에게 알려졌거나 이후에 알려지게 되는 이 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 구성의 요소에 대한, 모든 구조적 및 기능적 균등물은, 본 명세서에 참조로 명시적으로 통합되며, 본 기술에 의해 포괄되도록 의도된다. 더욱이, 이러한 개시가 위의 설명에 명시적으로 기재되었는지 여부와 관계없이, 본 명세서에 개시된 어떠한 것도 공중에게 바쳐지는 것으로 의도되지 않는다.
상세한 설명이 많은 세부 사항을 포함하지만, 이들은 본 기술의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 단지 본 기술의 상이한 예와 측면을 예시하는 것으로 해석되어야 한다. 본 기술의 범위는 위에서 상세히 논의되지 않은 다른 실시예를 포함한다는 점이 이해되어야 한다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 본 명세서에 개시된 본 기술의 방법 및 장치의 배열, 동작 및 세부 사항에 다양한 다른 수정, 변경 및 변형이 이루어질 수 있다. 이에 더해, 개시의 범위 내에 포괄되기 위해 디바이스 또는 방법이 개시의 상이한 실시예에 의해 해결 가능한 모든 문제를 다룰(또는 달성 가능한 모든 이점을 보유할) 필요는 없다. 본 명세서에서 "할 수 있다(can)" 및 그 파생어의 사용은 긍정적인 능력이 아니라 "가능하게는(possibly)" 또는 "선택 사항으로(optionally)"라는 의미로 이해될 것이다.

Claims (33)

  1. 각각 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 의한 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법으로서,
    공통 좌표계에 대한 각각의 트랜스듀서 어셈블리의 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 엘리먼트 좌표를 조정하는 단계;
    상기 조정된 엘리먼트 좌표 및 송신 초점 각도 및 깊이에 기초하여 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 송신 지연 및 가중치를 계산하는 단계;
    펄스를 송신하고 이미징되는 오브젝트로부터 에코(echo)를 수신하는 단계;
    각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 수신 신호를 프로세싱하는 단계;
    상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 갭 내의 하나 이상의 가상 엘리먼트에 대한 수신 신호를 합성하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 프로세싱된 수신 신호 및 상기 하나 이상의 가상 엘리먼트의 합성된 수신 신호에 기초하여 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하는 단계
    를 포함하는, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (iv)는,
    각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 수신 신호를 증폭하는 단계, 및
    각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 증폭된 수신 신호를 디지털화하는 단계
    를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 (v)는,
    상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이의 상기 하나 이상의 갭에 대한 가상 엘리먼트를 정의하는 단계, 및
    상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 프로세싱된 수신 신호를 사용하여 상기 가상 엘리먼트에 대한 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은,
    상기 개별 가상 엘리먼트에의 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것, 및
    상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 개별 엘리먼트로부터의 상기 프로세싱된 수신 신호를 할당하는 것
    을 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호를 생성하는 것은,
    개별 갭의 제1 측 상의 제1 초음파 트랜스듀서 어셈블리 상의 제1 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것,
    상기 제1 측 반대편인 상기 개별 갭의 제2 측 상의 제2 트랜스듀서 어셈블리 상의 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트를 식별하는 것,
    상기 제1 및 제2 최근접 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 프로세싱된 수신 신호의 선형 보간을 생성하는 것, 및
    상기 개별 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호로서 상기 선형 보간을 할당하는 것
    을 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (vi)는,
    상기 조정된 엘리먼트 좌표 및 수신 각도와 초점 깊이에 기초하여 가상 엘리먼트 및 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 지연 및 가중치를 계산하는 단계,
    상기 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 증폭되고 디지털화된 수신 신호에 그리고 상기 하나 이상의 가상 엘리먼트의 상기 합성된 수신 신호에 상기 지연 및 가중치를 적용하는 단계, 및
    상기 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하기 위해 상기 가상 엘리먼트 및 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 모든 트랜스듀서 엘리먼트의 상기 지연되고 가중된 수신 신호를 합산하는(summing) 단계
    를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (iv) 내지 (vi)는 수신 빔 가시선에 대해 반복되지만, 측방으로 구별되는 초점을 갖는 복수의 송신 빔에 응답하여 수신된 상기 에코를 사용하고, 형성된 상기 수신 빔은 합성된 수신 빔을 형성하기 위해 시간 정렬되고 일관되게 합산되는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리와 통합되고, 상기 ASIC는 상기 동적으로 포커싱된 수신 빔을 형성하기 위해 상기 단계 (i) 내지 (vi) 중 하나 이상의 단계를 수행하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 중 적어도 하나는, 하나 이상의 용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasound transducer; cMUT), 압전 미세가공 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasound transducer; pMUT), 또는 벌크 PZT 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 매트릭스 또는 어레이를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 매트릭스 또는 어레이는, 1차원 어레이, 2차원 매트릭스, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리의 평면 매트릭스 또는 어레이를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 2차원 매트릭스를 포함하는 것인, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    웨어러블 디바이스 상에 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계를 더 포함하는, 초음파 빔 형성 및 이미징을 위한 방법.
  14. 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법으로서,
    이미징 디바이스를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 이미징 디바이스는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 및 이것에 동작가능하게 커플링된 제어 회로부를 포함하고,
    상기 제어 회로부는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성되는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
  15. 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법으로서,
    복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 매트릭스 구성으로 타일링(tiling)하는 단계; 및
    상기 타일링된 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 취득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 타일링(tiling)하는 단계는, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이로 배열하는 단계를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
  17. 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템으로서,
    복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리; 및
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법에 따라 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부
    를 포함하는, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 매트릭스 구성으로 타일링될 수 있는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 매트릭스 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  20. 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법으로서,
    복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 매트릭스 또는 어레이 구성으로 타일링하는 단계; 및
    상기 타일링된 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 사용하여 상기 타겟 오브젝트의 이미지를 취득하는 단계
    를 포함하는, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 매트릭스 또는 어레이 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 집적된 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)를 더 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 각각은 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 공통 좌표계에 관하여 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 조정되는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 방법.
  24. 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템으로서,
    복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리; 및
    상기 복수의 초음파 트랜스듀어 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 동작시키도록 구성된 제어 회로부
    를 포함하고,
    상기 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 매트릭스 또는 어레이 구성으로 타일링될 수 있는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 매트릭스 또는 어레이 구성은 1차원 어레이, 2차원 매트릭스 또는 어레이, 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 조각별 곡선형 매트릭스 또는 어레이, 또는 평면 매트릭스 또는 어레이인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 매트릭스 어레이 구성으로 타일링될 때 인접한 초음파 트랜스듀서 어셈블리들 사이에 하나 이상의 갭이 존재하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리는 각각의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 어셈블리에 동작가능하게 커플링되고 상기 복수의 트랜스듀서 어셈블리와 통합된 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 각각은 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 공통 좌표계에 대한 상대적인 경사 및 오프셋에 대해 조정되는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리 중 적어도 하나는 하나 이상의 용량성 미세가공 초음파 트랜스듀서(cMUT), 압전 미세가공 초음파 트랜스듀서(pMUT), 또는 벌크 PZT 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 매트릭스 또는 어레이를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어셈블리에 대한 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트는 상기 트랜스듀서 엘리먼트의 2차원 매트릭스를 포함하는 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스 또는 어레이 구성으로 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어셈블리를 유지하도록 구성된 웨어러블 하우징(wearable housing)을 더 포함하는, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 웨어러블 하우징은 패치 또는 밴드인 것인, 타겟 오브젝트를 이미징하는 시스템.
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WO (1) WO2024054589A1 (ko)

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5555534A (en) 1994-08-05 1996-09-10 Acuson Corporation Method and apparatus for doppler receive beamformer system
US5685308A (en) 1994-08-05 1997-11-11 Acuson Corporation Method and apparatus for receive beamformer system
US5675554A (en) 1994-08-05 1997-10-07 Acuson Corporation Method and apparatus for transmit beamformer
US5928152A (en) 1994-08-05 1999-07-27 Acuson Corporation Method and apparatus for a baseband processor of a receive beamformer system
US5970025A (en) 1998-06-10 1999-10-19 Acuson Corporation Ultrasound beamformation integrated circuit and method
US6358210B2 (en) 1999-03-31 2002-03-19 Acuson Corporation Medical diagnostic ultrasonic imaging transmit/receive method and apparatus
US6937176B2 (en) 2003-09-30 2005-08-30 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Ultrasonic signal acquisition in the digital beamformer
US8137280B2 (en) 2005-02-09 2012-03-20 Surf Technology As Digital ultrasound beam former with flexible channel and frequency range reconfiguration
US20070016023A1 (en) 2005-06-28 2007-01-18 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Scalable ultrasound system and methods
US8241216B2 (en) 2008-06-06 2012-08-14 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Coherent image formation for dynamic transmit beamformation
US8834369B2 (en) 2008-06-27 2014-09-16 Texas Instruments Incorporated Receive beamformer for ultrasound
US8926514B2 (en) 2009-03-24 2015-01-06 Texas Instruments Incorporated Iterative time delay values for ultrasound beamforming
US8416643B2 (en) 2009-03-24 2013-04-09 Texas Instruments Incorporated Receive beamformer for ultrasound having delay value sorting
US8545406B2 (en) 2010-12-06 2013-10-01 Texas Instruments Incorporated Dynamic aperture control and normalization for apodization in beamforming
US9439625B2 (en) 2013-02-28 2016-09-13 General Electric Company Delta delay approach for ultrasound beamforming on an ASIC
EP2972473B1 (en) 2013-03-15 2023-06-07 BFLY Operations, Inc. Monolithic ultrasonic imaging devices, systems and methods
EP3132281B1 (en) 2014-04-18 2019-10-30 Butterfly Network Inc. Ultrasonic imaging compression methods and apparatus
US10107645B2 (en) * 2014-05-30 2018-10-23 Fujifilm Dimatix, Inc. Piezoelectric transducer device with flexible substrate
US10405829B2 (en) 2014-12-01 2019-09-10 Clarius Mobile Health Corp. Ultrasound machine having scalable receive beamformer architecture comprising multiple beamformers with common coefficient generator and related methods
WO2017106834A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Ursus Medical, Llc Ultrasound beamforming system and method with reconfigurable aperture
JP7041125B6 (ja) 2016-09-02 2022-05-30 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 低周波低電圧デジタルマイクロビーム形成器を含む超音波プローブ
US11630193B2 (en) 2016-09-02 2023-04-18 Koninklijke Philips N.V. Ultrasound probe with digital microbeamformer having integrated circuits fabricated with different manufacturing processes
EP3352166B1 (en) 2017-01-19 2023-08-30 Esaote S.p.A. Systems and methods for distortion free multi beam ultrasound receive beamforming
EP3570751B1 (en) * 2017-01-19 2020-10-21 Koninklijke Philips N.V. Multi-patch array and ultrasound system
CN110753856A (zh) 2017-06-19 2020-02-04 蝴蝶网络有限公司 用于超声应用的基于网格的数字微波束成形
TW201905491A (zh) 2017-06-20 2019-02-01 美商蝴蝶網路公司 超音波裝置中的類比至數位信號轉換
JP2021502846A (ja) 2017-11-15 2021-02-04 バタフライ ネットワーク，インコーポレイテッド 超音波装置および超音波デバイスを製造するための方法
US20190299251A1 (en) 2017-11-15 2019-10-03 Butterfly Network, Inc. Apparatuses including a capacitive micromachined ultrasonic transducer directly coupled to an analog-to-digital converter
US12123986B2 (en) 2018-05-22 2024-10-22 Analog Devices, Inc. Delay and apodization control interface for ultrasound beamformer
WO2020205949A1 (en) 2019-04-03 2020-10-08 Butterfly Network, Inc. Methods and apparatuses for elevational beamforming of ultrasound data
CN114072062A (zh) 2019-06-25 2022-02-18 布弗莱运营公司 用于处理超声信号的方法和装置
CN114026417A (zh) 2019-06-25 2022-02-08 布弗莱运营公司 用于处理超声信号的方法和装置
EP3989834A4 (en) 2019-06-25 2023-08-02 BFLY Operations, Inc. METHODS AND APPARATUS FOR PROCESSING ULTRASOUND SIGNALS
EP4003179A4 (en) 2019-07-25 2023-08-09 BFLY Operations, Inc. METHODS AND DEVICES FOR SWITCHING ON AND OFF AND ADC DRIVERS IN AN ULTRASOUND DEVICE
US12109591B2 (en) * 2019-09-09 2024-10-08 GE Precision Healthcare LLC Ultrasound transducer array architecture and method of manufacture
US20210183832A1 (en) 2019-12-17 2021-06-17 Butterfly Network, Inc. Methods and apparatuses for packaging ultrasound-on-chip devices

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