JP2001046379A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device

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JP2001046379A
JP2001046379A JP11225645A JP22564599A JP2001046379A JP 2001046379 A JP2001046379 A JP 2001046379A JP 11225645 A JP11225645 A JP 11225645A JP 22564599 A JP22564599 A JP 22564599A JP 2001046379 A JP2001046379 A JP 2001046379A
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JP
Japan
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ultrasonic
frequency
frequency band
pulse
circuit
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JP11225645A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Misono
和裕 御園
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic diagnostic device with which an ultrasonic diagnostic image may be obtained at a frequency suitable to a diagnostic part with good resolution in a shallow part and good sensitivity in a deep part by an ultrasonic vibrator transducer of a composite piezoelectric substance and allows the reduction of the diameter of an ultrasonic probe. SOLUTION: The ultrasonic vibrator transducer 12 formed of the composite piezoelectric substance having a frequency characteristic of a wide band is arranged at the front end of an insertion part 5 of the ultrasonic probe 2. When a connector 8 is connected to an ultrasonic observation device 3, signal transmission pulses are impressed from a signal transmission circuit 15 to the composite piezoelectric substance and the echo signal received in the composite piezoelectric substance is inputted to the signal reception circuit 16. A control section 19 variably controls the number of waves and central frequency of the signal transmission pulses from the signal transmission circuit 15, variably controls the resonance frequency characteristic of the signal reception circuit 16 and displays the ultrasonic diagnostic image by extracting the echo signals with the good resolution in the shallow part and the good sensitivity in the deep part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を体内の組
織等に照射し、その音響インピーダンスの境界面で反射
する特性を利用し、組織等に対する超音波断層画像を得
る超音波診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for irradiating an ultrasonic wave to a tissue or the like in a body, and obtaining an ultrasonic tomographic image of the tissue or the like by utilizing a characteristic of reflection at a boundary surface of acoustic impedance. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、医療分野においては、電気音響変
換素子としての超音波振動子から観察対象物(或いは音
場媒体)としての生体組織に超音波パルスを送波し、生
体組織から反射される超音波パルスのエコーを超音波振
動子で受波して生体内から収集した情報を可視像の超音
波断層画像として表示する超音波観測装置が従来より種
々提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the medical field, an ultrasonic pulse is transmitted from an ultrasonic transducer as an electroacoustic transducer to a living tissue as an object to be observed (or a sound field medium) and is reflected from the living tissue. There have been proposed various ultrasonic observation apparatuses that receive an echo of an ultrasonic pulse by an ultrasonic transducer and display information collected from a living body as an ultrasonic tomographic image as a visible image.

【0003】このような超音波観測装置などに用いられ
る超音波振動子として、互いに間隔をおいて配列した複
数の柱状圧電体の間隙に樹脂を充填した構造の複合圧電
体を用いた超音波振動子は音響インピーダンスが広く生
体組織とのマッチングが良好である。また、上記複合圧
電振動子は共振の鋭さ(Q)が低く、広帯域な周波数特
性を有している。
An ultrasonic vibrator used for such an ultrasonic observation device or the like uses a composite piezoelectric body having a structure in which a resin is filled in a gap between a plurality of columnar piezoelectric bodies arranged at an interval from each other. The child has a wide acoustic impedance and good matching with living tissue. Further, the composite piezoelectric vibrator has a low resonance sharpness (Q) and has a wide frequency characteristic.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複合圧
電振動子は周波数帯域が広い反面、Qが低い為、感度が
従来の振動子に比べ低かった。感度不足を補うため、振
動子が持つ容量成分と並列にインダクタンスを接続し、
並列共振回路を形成し、特定の周波数領域のインピーダ
ンスを高くし、感度を稼ぐ手法が用いられている。しか
しながらこのような手法を用いると、複合圧電振動子の
特徴である、広い周波数帯域を大幅に狭く制限してしま
うことになる。
However, while the composite piezoelectric vibrator has a wide frequency band, the Q is low, so that the sensitivity is lower than that of the conventional vibrator. To compensate for the lack of sensitivity, connect an inductance in parallel with the capacitance component of the oscillator,
A method of forming a parallel resonance circuit, increasing impedance in a specific frequency region, and increasing sensitivity has been used. However, when such a method is used, a wide frequency band, which is a feature of the composite piezoelectric vibrator, is significantly narrowed.

【0005】超音波振動子に同調用のインダクタンスを
挿入することは、上記の問題により周波数帯域を制限し
てしまうことになり、超音波振動子に与える、送信エネ
ルギの周波数を変化させたとしても受信エコーの周波数
帯域は、同調用のインダクタンスでほぼ一定に固定され
てしまう。
[0005] Inserting a tuning inductance into the ultrasonic vibrator limits the frequency band due to the above-described problem, and even if the frequency of the transmission energy applied to the ultrasonic vibrator is changed. The frequency band of the received echo is fixed substantially constant by the tuning inductance.

【0006】その為、従来では、周波数の異なる振動子
を2種類使用し、診断部位に応じて周波数を選択使用し
て診断していた。しかしながら、超音波振動子を複数使
用することにより、超音波プローブの挿入部が太くなっ
てしまっていた。
Therefore, conventionally, two types of oscillators having different frequencies are used, and the diagnosis is performed by selecting and using the frequency in accordance with the diagnosis site. However, by using a plurality of ultrasonic transducers, the insertion portion of the ultrasonic probe becomes thick.

【0007】(発明の目的)本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、複合圧電体で形成した超音波振動
子を用いて、浅部では分解能良く12または20MHz
等の高域側で観測し、深部では7.5MHz等の低域側
で感度良く診断部位に適した周波数で超音波診断が可能
で、かつ超音波プローブが細径化可能な超音波診断装置
を提供することを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and uses an ultrasonic vibrator formed of a composite piezoelectric body, and has a high resolution of 12 or 20 MHz in a shallow portion.
Ultrasound diagnostic equipment that can observe at high frequencies such as at high frequency and perform ultrasonic diagnostics at a low frequency side such as 7.5 MHz at a frequency suitable for the diagnostic site with high sensitivity and at the same time can reduce the diameter of the ultrasonic probe. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】音場媒体中に超音波パル
スを送波するとともに、音場媒体からの反射エコーを受
波する電気音響変換素子を複数の柱状圧電体とし、該圧
電体間に充填された樹脂とからなる複合圧電体で形成し
た1つの超音波振動子を内蔵した超音波プローブと、該
超音波プローブが接続可能な超音波観測装置とを備えた
超音波診断装置において、前記複合圧電体を励振し、超
音波パルスの周波数特性を任意に可変可能な送信回路
と、該超音波パルスの周波数特性及び超音波パルスの伝
播時間に応じて受信周波数帯域および中心周波数を可変
可能な受信回路と、該送信回路による超音波パルスの周
波数特性及び受信周波数帯域を変更可能な制御部とを備
えたことにより、伝播時間に応じて受信周波数帯域およ
び中心周波数等を可変して例えば伝播時間が小さい浅部
では高域側に受信周波数帯域を設定して分解能良く受信
し、伝播時間が大きい深部では低域側に受信周波数帯域
を設定して深部を感度良く受信して診断部位に適した超
音波診断画像を得ることが可能で、しかも1つの超音波
振動子により超音波プローブを細径化できるようにして
いる。
An electroacoustic transducer for transmitting an ultrasonic pulse into a sound field medium and receiving a reflection echo from the sound field medium is composed of a plurality of columnar piezoelectric bodies. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an ultrasonic probe having a built-in ultrasonic transducer formed of a composite piezoelectric body composed of a resin filled with an ultrasonic probe; and an ultrasonic observation apparatus to which the ultrasonic probe can be connected. A transmission circuit that excites the composite piezoelectric body and can arbitrarily change the frequency characteristics of the ultrasonic pulse, and the reception frequency band and the center frequency can be changed according to the frequency characteristics of the ultrasonic pulse and the propagation time of the ultrasonic pulse And a control unit capable of changing the frequency characteristics and the reception frequency band of the ultrasonic pulse by the transmission circuit, so that the reception frequency band and the center frequency can be changed according to the propagation time. For example, in the shallow part where the propagation time is small, the reception frequency band is set on the high frequency side to receive with good resolution, and in the deep part where the propagation time is long, the reception frequency band is set on the low frequency side and the deep part is received with good sensitivity. An ultrasonic diagnostic image suitable for a diagnostic site can be obtained, and the diameter of the ultrasonic probe can be reduced by one ultrasonic transducer.

【0009】また、前記制御部により前記送信回路を制
御して前記複合圧電体の応答周波数帯域内で超音波パル
スの周波数帯域を任意に可変可能であり、前記受信回路
は超音波パルスの周波数帯域及び超音波パルスの伝播時
間に応じて、受信周波数帯域を超音波パルスの周波数帯
域内で低域にシフト可能とすることにより、例えば伝播
時間が小さい浅部では高域側に受信周波数帯域を設定し
て分解能良く受信し、伝播時間が大きい深部では低域側
に受信周波数帯域を設定して深部を感度良く受信して診
断部位に適した超音波診断画像が得られる。
The control unit controls the transmitting circuit to arbitrarily change the frequency band of the ultrasonic pulse within the response frequency band of the composite piezoelectric body, and the receiving circuit controls the frequency band of the ultrasonic pulse. And, according to the propagation time of the ultrasonic pulse, the reception frequency band can be shifted to a low frequency within the frequency band of the ultrasonic pulse. In a deep part where the propagation time is long, a reception frequency band is set on the low frequency side, and the deep part is received with high sensitivity to obtain an ultrasonic diagnostic image suitable for a diagnostic part.

【0010】また、前記制御部は超音波スコープおよび
超音波観測装置からの制御信号により、前記送信回路に
よる超音波パルスの周波数帯域及び受信回路による受信
周波数帯域が制御可能とすることにより、超音波スコー
プ等から複合圧電体により得られる超音波診断画像の特
性等を制御できるようにしている。
The control unit can control the frequency band of the ultrasonic pulse by the transmitting circuit and the receiving frequency band by the receiving circuit by control signals from an ultrasonic scope and an ultrasonic observation device, so that the ultrasonic wave can be controlled. The characteristics and the like of an ultrasonic diagnostic image obtained by a composite piezoelectric body from a scope or the like can be controlled.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 (1実施の形態)図1ないし図8は本発明の1実施の形
態に係り、図1は本発明の1実施の形態の超音波診断装
置の概略の構成を示し、図2は超音波プローブの先端に
設けた超音波振動子を構成する複合圧電体の構成を示
し、図3は本実施の形態における複合圧電体に対するイ
ンパルス応答等に対する特性を従来例と比較して示し、
図4は送信回路の構成を示し、図5は波数が異なる送信
パルスの場合における周波数帯域及びパワーを示し、図
6は受信回路の構成を示し、図7はバリキャップダイオ
ードに印加する電圧を時間に対して示し、図8は受信回
路の動作説明図を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIGS. 1 to 8 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a configuration of a composite piezoelectric body constituting an ultrasonic vibrator provided at the tip of FIG. 3, and FIG.
4 shows the configuration of the transmission circuit, FIG. 5 shows the frequency band and power in the case of transmission pulses having different wave numbers, FIG. 6 shows the configuration of the reception circuit, and FIG. 7 shows the voltage applied to the varicap diode over time. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the receiving circuit.

【0012】図1に示すように本発明の1実施の形態の
超音波診断装置1は、体腔内等に挿入され、超音波を送
受する超音波プローブ2と、この超音波プローブ2が着
脱自在に接続され、超音波の送受のための信号処理を行
う超音波観測装置3と、この超音波観測装置3から映像
信号が入力されることにより、対応する超音波断層像を
表示するモニタ4とから構成される。
As shown in FIG. 1, an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to one embodiment of the present invention is inserted into a body cavity or the like and transmits and receives ultrasonic waves, and the ultrasonic probe 2 is detachable. , An ultrasonic observation device 3 that performs signal processing for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a monitor 4 that displays a corresponding ultrasonic tomographic image when a video signal is input from the ultrasonic observation device 3. Consists of

【0013】超音波プロ−ブ2は体腔内に挿入し易いよ
うに細長の挿入部5と、この挿入部5の後端に設けられ
た操作部6とこの操作部6から延出されたケーブル部7
とを有し、このケーブル部7の後端にはコネクタ8が設
けてあり、このコネクタ8は超音波観測装置3に着脱自
在で接続される。
The ultrasonic probe 2 has an elongated insertion portion 5 for easy insertion into a body cavity, an operation portion 6 provided at a rear end of the insertion portion 5, and a cable extending from the operation portion 6. Part 7
A connector 8 is provided at the rear end of the cable section 7, and the connector 8 is detachably connected to the ultrasonic observation apparatus 3.

【0014】また、挿入部5内には例えばフレキシブル
シャフト11が挿通され、このフレキシブルシャフト1
1の先端には複合超音波振動子12が取り付けてある。
また、このフレキシブルシャフト11の後端は、操作部
6内で例えば回転駆動モータ等の図示しない駆動部と接
続されている。
A flexible shaft 11 is inserted into the insertion portion 5, for example.
A composite ultrasonic vibrator 12 is attached to the tip of 1.
The rear end of the flexible shaft 11 is connected to a drive unit (not shown) such as a rotary drive motor in the operation unit 6.

【0015】そして、駆動部により、フレキシブルシャ
フト11を回転することにより、その先端に取り付けた
超音波振動子12を回転駆動して、超音波を挿入部5の
軸に垂直な方向に放射状に送出するラジアル走査ができ
るようにしている。この超音波振動子12はフレキシブ
ルシャフト11内に挿通した信号線13を介し、さらに
操作部6内のスリップリング等を経てコネクタ8から超
音波観測装置3内の送信回路15及び受信回路16と電
気的に接続される。
By rotating the flexible shaft 11 by the driving unit, the ultrasonic vibrator 12 attached to the tip of the flexible shaft 11 is rotationally driven to transmit ultrasonic waves radially in a direction perpendicular to the axis of the insertion unit 5. Radial scanning can be performed. The ultrasonic vibrator 12 is electrically connected to a transmission circuit 15 and a reception circuit 16 in the ultrasonic observation apparatus 3 via a signal line 13 inserted into the flexible shaft 11 and further from a connector 8 via a slip ring or the like in the operation unit 6. Connected.

【0016】送信回路15は送信パルスを発生し、この
送信パルスを電気音響変換素子としての超音波振動子1
2に印加して、励振させ、超音波パルスを送出させる。
また、受信回路16は超音波振動子12で受信して電気
信号に変換されたエコー信号を増幅等して、信号処理回
路17に出力する。
The transmission circuit 15 generates a transmission pulse, and transmits the transmission pulse to the ultrasonic vibrator 1 as an electroacoustic transducer.
2 to be excited to transmit an ultrasonic pulse.
The receiving circuit 16 amplifies the echo signal received by the ultrasonic transducer 12 and converted into an electric signal and outputs the amplified signal to the signal processing circuit 17.

【0017】信号処理回路17は帯域制限した受信エコ
ーを対数増幅、検波し、A/D変換してメモリにエコー
信号データを書込み、そのエコー信号データを座標変換
した後、D/A変換して映像信号を生成して、モニタ4
に出力し、このモニタ4の表示面に超音波断層像が表示
されるようにする。
The signal processing circuit 17 performs logarithmic amplification and detection of the band-limited received echo, performs A / D conversion, writes the echo signal data into the memory, converts the coordinate of the echo signal data, and performs D / A conversion. Generates a video signal and outputs it to the monitor 4
And an ultrasonic tomographic image is displayed on the display surface of the monitor 4.

【0018】また、超音波プローブ6における例えば操
作部6には周波数切換の指示を行う周波数切換部18が
設けてあり、この周波数切換部18の指示信号は超音波
観測装置3内の制御部19に入力され、制御部19は周
波数切換の指示信号を検知し、送信回路15及び受信回
路16の特性をコントロールするようにしている。
Further, for example, the operation unit 6 of the ultrasonic probe 6 is provided with a frequency switching unit 18 for instructing frequency switching, and an instruction signal of the frequency switching unit 18 is supplied to a control unit 19 in the ultrasonic observation apparatus 3. The control unit 19 detects the frequency switching instruction signal and controls the characteristics of the transmission circuit 15 and the reception circuit 16.

【0019】本実施の形態では、超音波プローブ2の挿
入部5の先端には、1つの超音波振動子12を内蔵し
て、挿入部5の外径を細くできるようにしている。この
超音波振動子12は図2に示すように電気音響変換機能
を有する圧電体を柱状にして複数の圧電体21を例えば
円板部分に2次元的に配置し、該圧電体21間に樹脂2
2を充填した複合圧電体で構成されている。この複合圧
電体の周波数特性は従来の単一の圧電体による超音波振
動子に比べ非常に広く、例えば4MHz〜22MHzの
広帯域の周波数特性を持つものである。従って、後述す
るようにこの複合圧電体を駆動する送信パルス及び受信
してエコー信号成分を抽出する場合に送信パルスの中心
周波数、受信回路16の共振特性を可変制御することに
より、1つの超音波振動子12で周波数特性が異なる複
数の超音波振動子で得られるような超音波診断画像が得
られるようにしている。
In the present embodiment, one ultrasonic transducer 12 is built in the tip of the insertion section 5 of the ultrasonic probe 2 so that the outer diameter of the insertion section 5 can be reduced. As shown in FIG. 2, the ultrasonic vibrator 12 has a columnar piezoelectric body having an electroacoustic conversion function, and a plurality of piezoelectric bodies 21 are two-dimensionally arranged, for example, on a disk portion. 2
2 made of a composite piezoelectric material. The frequency characteristic of this composite piezoelectric body is much wider than that of a conventional ultrasonic transducer using a single piezoelectric body, and has a wide frequency range of, for example, 4 MHz to 22 MHz. Therefore, as will be described later, the transmission pulse for driving the composite piezoelectric body, the center frequency of the transmission pulse when receiving and extracting the echo signal component, and the resonance characteristics of the receiving circuit 16 are variably controlled to thereby provide one ultrasonic wave. An ultrasonic diagnostic image such as that obtained by a plurality of ultrasonic transducers having different frequency characteristics is obtained by the transducer 12.

【0020】まず、図3(A)、(B)、(C)を参照
して本実施の形態に用いる複合圧電体による超音波振動
子12と従来例で採用される超音波振動子61との特性
の差を述べる。図3(C)は超音波プローブに従来の超
音波振動子61を採用した場合のものを示し、この場合
には超音波振動子61としてPZTを用い、感度向上の
為マッチングとしてこの超音波振動子61と並列にコイ
ル(インダクタンス)62を挿入している。このインダ
クタンス62と超音波振動子61のキャパシタンスによ
り並列共振回路を形成している。
First, referring to FIGS. 3 (A), 3 (B) and 3 (C), an ultrasonic vibrator 12 made of a composite piezoelectric material used in the present embodiment and an ultrasonic vibrator 61 employed in a conventional example will be described. The difference in the characteristics of FIG. 3C shows a case where a conventional ultrasonic vibrator 61 is employed as an ultrasonic probe. In this case, PZT is used as the ultrasonic vibrator 61, and the ultrasonic vibration is used as matching for improving sensitivity. A coil (inductance) 62 is inserted in parallel with the child 61. A parallel resonance circuit is formed by the inductance 62 and the capacitance of the ultrasonic transducer 61.

【0021】この並列共振回路へ、送信回路から超音波
振動子61に対してインパルス駆動を行う。送信パルス
はインパルスなので理想的には、DCからどの周波数帯
域においても一定な周波数特性をもつ。
An impulse drive is performed on the ultrasonic resonator 61 from the transmission circuit to the parallel resonance circuit. Since the transmission pulse is an impulse, it ideally has a constant frequency characteristic in any frequency band from DC.

【0022】しかしながら超音波振動子61に対し、送
信回路よりインパルス駆動をしたとしても、上記共振回
路が非常に狭帯域となっている為、図3(C)の右側の
上部に示す如く、例えば約5サイクルの伝達特性とな
る。この場合には、周波数特性は図3(C)の右側の下
部に示す如く、例えば6〜9MHzの狭い周波数特性と
なる。
However, even if the ultrasonic transducer 61 is impulse-driven by the transmission circuit, the resonance circuit has a very narrow band, and as shown in the upper right part of FIG. The transfer characteristic is about 5 cycles. In this case, the frequency characteristic has a narrow frequency characteristic of, for example, 6 to 9 MHz, as shown in the lower right part of FIG.

【0023】上記値は超音波振動子61及びマッチング
用インダクタンス62により、一義的に決定してしま
う。上記内容より、送信回路の設定条件を変更したとし
ても、ほとんど受信エコーには送信回路の周波数特性は
影響を及ぼさない。
The above values are uniquely determined by the ultrasonic transducer 61 and the matching inductance 62. From the above description, even if the setting conditions of the transmission circuit are changed, the frequency characteristics of the transmission circuit hardly affect the reception echo.

【0024】これに対し、本実施の形態では複合圧電体
による超音波振動子12を採用し、図3(A)はこの場
合のインパルス駆動の場合の特性を示す。
On the other hand, in the present embodiment, the ultrasonic vibrator 12 made of a composite piezoelectric body is employed, and FIG. 3A shows the characteristics in the case of the impulse drive in this case.

【0025】上述の図2で説明したように互いに間隔を
おいて配列した複数の柱状圧電体21の間隙に樹脂22
を充填した構造の複合圧電体を用いた超音波振動子12
は音響インピーダンスが低く生体組織とのマッチングが
良好である。
As described with reference to FIG. 2, the resin 22 is provided in the gap between the plurality of columnar piezoelectric bodies 21 arranged at an interval from each other.
Transducer 12 Using Composite Piezoelectric Structure Filled with Insulator
Has low acoustic impedance and good matching with living tissue.

【0026】また、上記複合圧電体による超音波振動子
12では共振の鋭さ(Q)が低く、図3(A)の右側に
示すような広帯域な周波数特性を有する。
The ultrasonic vibrator 12 made of the composite piezoelectric material has a low resonance sharpness (Q) and has a wide frequency characteristic as shown on the right side of FIG.

【0027】また、複合圧電体は受信感度が良好で、従
来のようにマッチング回路を形成せずに、従来と同等の
感度を有する。そして受信エコーの周波数特性は4〜2
2MHzにも及ぶ。上記の様に超音波振動子12の周波
数帯域が非常に広いことから、送信回路15の特性の影
響が受信エコー信号に大きく反映してくる。
The composite piezoelectric body has good reception sensitivity, and has the same sensitivity as the conventional one without forming a matching circuit unlike the conventional one. And the frequency characteristic of the received echo is 4-2
It extends to 2MHz. Since the frequency band of the ultrasonic vibrator 12 is very wide as described above, the influence of the characteristics of the transmission circuit 15 greatly affects the received echo signal.

【0028】よって図3(B)の如く、送信回路15で
送信パルスを1サイクルとした時、受信エコー周波数帯
域は後述するように、広帯域、具体的には4〜20MH
zとなる。
Therefore, as shown in FIG. 3B, when a transmission pulse is set to one cycle by the transmission circuit 15, the reception echo frequency band is wide, specifically 4 to 20 MHz, as described later.
z.

【0029】図4は送信回路15の構成例を示す。制御
部19から出力されるトリガ信号はトリガ発生器31に
印加され、このトリガ信号に同期して、トリガ発生器3
1はトリガを発生する。図3の場合には具体例として、
例えば1波の送信パルスを発生する場合で示しており、
この場合にはトリガ発生器31は第1トリガと第2トリ
ガとを順次出力する。より具体的には、トリガ発生器3
1は約50nsの第1トリガを発生させ、第1トリガの
50ns遅れて約50nsの第2トリガを発生する。
FIG. 4 shows a configuration example of the transmission circuit 15. The trigger signal output from the control unit 19 is applied to a trigger generator 31, and synchronized with the trigger signal, the trigger generator 3
1 generates a trigger. In the case of FIG. 3, as a specific example,
For example, a case where one transmission pulse is generated is shown,
In this case, the trigger generator 31 sequentially outputs the first trigger and the second trigger. More specifically, the trigger generator 3
1 generates a first trigger of about 50 ns, and generates a second trigger of about 50 ns with a delay of 50 ns from the first trigger.

【0030】第1トリガと第2トリガはそれぞれFET
ドライバ32a、32bに入力され、それぞれ増幅され
た後、第1FET33aと第2FET33bのゲートに
印加され、それぞれ第1FET33aと第2FET33
bのドレイン−ソース間をONする。
The first trigger and the second trigger are FETs, respectively.
After being input to the drivers 32a and 32b and amplified respectively, they are applied to the gates of the first FET 33a and the second FET 33b, and the first FET 33a and the second FET 33b respectively.
The drain-source between b is turned on.

【0031】第1FET33aと第2FET33bのド
レインはそれぞれパルストランス34の2つの1次巻線
34a、34bの一端に接続され、各他端は抵抗35
a、35bを介して高圧電源端HVに接続され、また第
1FET33aと第2FET33bのソースはそれぞれ
グランドに接続されている。また、1次巻線34aと抵
抗35a、そして1次巻線34bと抵抗35bとの各接
続点はコンデンサ36a、36bを介してグランドに接
続されている。
The drains of the first FET 33a and the second FET 33b are respectively connected to one ends of two primary windings 34a and 34b of a pulse transformer 34, and the other ends are connected to a resistor 35, respectively.
a, 35b are connected to the high voltage power supply terminal HV, and the sources of the first FET 33a and the second FET 33b are connected to the ground. The connection points between the primary winding 34a and the resistor 35a and between the primary winding 34b and the resistor 35b are connected to the ground via capacitors 36a and 36b.

【0032】また、パルストランス34の2次巻線34
cには抵抗37が並列に接続されて送信パルスの出力端
となり、そのうちの一端はグランドに接続されている。
図4に示すようにパルストランス34における各巻線の
向きは、その巻線の始め側をドットで示すように、1次
巻線34bが1次巻線34a及び2次巻線34cの両端
と逆にして接続されている。
The secondary winding 34 of the pulse transformer 34
A resistor 37 is connected in parallel to c and serves as an output terminal of the transmission pulse, one end of which is connected to the ground.
As shown in FIG. 4, the direction of each winding in the pulse transformer 34 is such that the primary winding 34b is opposite to both ends of the primary winding 34a and the secondary winding 34c, as indicated by dots at the beginning of the winding. Connected.

【0033】従って、1次巻線34aに接続された第1
FET33aをONにした場合に1次巻線34aに流れ
る電流により、2次巻線34cに誘起する出力波形に対
し、1次巻線34bに接続された第2FET33bをO
Nにした場合にその1次巻線34bに流れる電流によ
り、2次巻線34cに誘起する出力波形は逆位相とな
り、図4に示すように合成されて正弦波状で約150V
の1サイクル(1波)の送信パルスを発生し、複合圧電
体で形成された超音波振動子12に印加する。
Therefore, the first winding connected to the primary winding 34a
When the FET 33a is turned on, the current flowing through the primary winding 34a causes the second FET 33b connected to the primary winding 34b to be turned off in response to an output waveform induced in the secondary winding 34c.
In the case of N, the output waveform induced in the secondary winding 34c has an opposite phase due to the current flowing through the primary winding 34b, and is synthesized as shown in FIG.
The transmission pulse of one cycle (one wave) is generated and applied to the ultrasonic transducer 12 formed of the composite piezoelectric body.

【0034】なお、図4では1波の送信パルスを発生す
る場合で示したが、トリガ発生器31により第1〜第3
トリガ、第1〜第4トリガを発生させることにより、
1.5波及び2波の送信パルスを発生することもでき
る。
Although FIG. 4 shows a case where one transmission pulse is generated, the first to third triggers are generated by the trigger generator 31.
By generating triggers, first to fourth triggers,
It is also possible to generate 1.5 and 2 transmission pulses.

【0035】図5は波数の異なる送信パルス(具体的に
は1波,1.5波,2波の送信パルス)における周波数
帯域及びパワーの概略図を示す。一般に1サイクルパル
スの周波数特性は以下の式により示すことができる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing frequency bands and powers of transmission pulses having different wave numbers (specifically, one, 1.5, and two transmission pulses). Generally, the frequency characteristic of a one-cycle pulse can be expressed by the following equation.

【0036】 F- =(X−1)/X*F、F+ =(X+1)/X*F ここで、F- :下限周波数、F+ :上限周波数、F:中
心周波数、X=サイクル数 例えば10MHz、1サイクル周波数帯域を求めると0
〜20MHzとなる。1.5波では3.33〜16.6
7MHz、2波では5〜15MHzとなる。上記の様に
該複合圧電体では4〜22MHzと周波数帯域が広い
為、送信回路15により発生する送信パルスの波数、中
心周波数を可変することにより、受信エコーの周波数帯
域が可変できることになる。
F − = (X−1) / X * F, F + = (X + 1) / X * F where F−: lower limit frequency, F +: upper limit frequency, F: center frequency, X = cycle number For example, 10 MHz, one cycle frequency band is 0
2020 MHz. 3.33 to 16.6 for 1.5 waves
The frequency is 5 to 15 MHz for 7 MHz and two waves. As described above, since the composite piezoelectric body has a wide frequency band of 4 to 22 MHz, the frequency band of the reception echo can be changed by changing the wave number and center frequency of the transmission pulse generated by the transmission circuit 15.

【0037】中心周波数のトータルエネルギは1波を1
とすると、1.5波では1.5倍、2波では2倍とな
り、波数を増やすと感度がアップする。また上記1.5
サイクルでは中心周波数を変化させる。
The total energy of the center frequency is one wave
Then, 1.5 times for 1.5 waves, 2 times for 2 waves, and the sensitivity increases when the wave number is increased. The above 1.5
In the cycle, the center frequency is changed.

【0038】中心周波数(送信回路パルス幅)を7.5
MHz、15MHzと変化させると、周波数帯域は2.
5MHz〜12.5MHz、5MHz〜25MHzと可
変可能となる。
The center frequency (transmitting circuit pulse width) is 7.5
MHz and 15 MHz, the frequency band becomes 2.
It can be varied from 5 MHz to 12.5 MHz and from 5 MHz to 25 MHz.

【0039】上記該複合圧電体の周波数帯域を考慮する
とトータル周波数帯域は4MHz〜12.5MHz〜2
2MHzとなり、送信回路15により受信エコーの周波
数帯域が可変可能となる。
Considering the frequency band of the composite piezoelectric material, the total frequency band is 4 MHz to 12.5 MHz to 2 MHz.
It becomes 2 MHz, and the frequency band of the reception echo can be changed by the transmission circuit 15.

【0040】本実施の形態では、このように広帯域の周
波数特性を有する複合圧電体に対し、制御部19を介し
て送信回路15から印加される送信パルスの波数、その
中心周波数を制御することにより、生成されて、観察対
象物側に出射される超音波パルスの周波数特性、より具
体的には周波数帯域、パワー等を任意に可変可能であ
る。
In the present embodiment, by controlling the wave number and the center frequency of the transmission pulse applied from the transmission circuit 15 via the control unit 19 to the composite piezoelectric body having such a wide-band frequency characteristic, The frequency characteristics, more specifically, the frequency band, the power, and the like of the ultrasonic pulse generated and emitted to the observation target side can be arbitrarily changed.

【0041】また、受信回路16では送信された超音波
パルスの周波数特性、具体的にはその超音波パルスの周
波数帯域内で、受信周波数帯域を可変設定可能で、例え
ば超音波パルスの伝播時間(観測対象物側から反射され
た超音波が戻る距離)に応じて、受信周波数帯域を超音
波パルスの周波数帯域内で低域側にシフト可能にしてい
る。
The receiving circuit 16 can variably set the frequency characteristic of the transmitted ultrasonic pulse, specifically, the receiving frequency band within the frequency band of the ultrasonic pulse. The receiving frequency band can be shifted to a lower frequency side within the frequency band of the ultrasonic pulse according to the distance of the ultrasonic wave reflected from the observation object side).

【0042】この場合、超音波パルスは十分に広帯域の
周波数帯域であり、超音波パルスの伝播時間が大きくな
るに従って受信周波数帯域を低域側にシフトすることに
より、超音波パルスの伝播時間が小さい領域では高域側
で受信でき、分解能が高いエコー信号を得ることがで
き、超音波パルスの伝播時間が大きい領域では低域側で
受信して、深部までS/Nの良いエコー信号を得ること
ができるようにしている。
In this case, the ultrasonic pulse has a sufficiently wide frequency band, and the propagation frequency of the ultrasonic pulse is reduced by shifting the reception frequency band to the lower side as the propagation time of the ultrasonic pulse increases. In the region, it is possible to receive on the high frequency side and obtain an echo signal with high resolution, and in the region where the propagation time of the ultrasonic pulse is long, receive on the low frequency side and obtain an echo signal with good S / N to the deep part. I can do it.

【0043】図6は受信エコー信号が入力される受信回
路16の具体的な構成を示す。受信エコー信号は増幅器
41に入力され増幅された後、切換スイッチ42を構成
する例えば3つのスイッチS1〜S3及び各スイッチS
I(I=1,2,3)に直接の抵抗RIを経て、例えば
3つのコイルL1〜L3の一端に印加され、各コイルL
Iの他端はそれぞれ切換スイッチ44を構成する例えば
3つのスイッチS1〜S3を経てグランドに接続されて
いる。
FIG. 6 shows a specific configuration of the receiving circuit 16 to which the received echo signal is input. After the reception echo signal is input to the amplifier 41 and amplified, for example, three switches S1 to S3 and each switch S
I (I = 1, 2, 3) is applied to one end of, for example, three coils L1 to L3 via a resistor RI, and each coil L
The other end of I is connected to the ground via, for example, three switches S1 to S3 constituting the changeover switch 44.

【0044】コイルLIとスイッチSIの直列回路に並
列に、コンデンサC1、可変キャパシタンス(バリキャ
ップダイオード)44及びコンデンサC2の直列回路が
接続され、バリキャップダイオード44のアノードはグ
ランドに接続され、またバリキャップダイオード44の
カソードには抵抗Rを介してコントローラ45からバリ
キャップコントロール電圧が印加されるようにしてい
る。
A series circuit of a capacitor C1, a variable capacitance (varicap diode) 44 and a capacitor C2 is connected in parallel with the series circuit of the coil LI and the switch SI, and the anode of the varicap diode 44 is connected to the ground. A varicap control voltage is applied to the cathode of the cap diode 44 from the controller 45 via the resistor R.

【0045】また、このコントローラ45には制御部1
9から制御信号が印加され、この制御信号により、切換
スイッチ42、43の切換及びバリキャップコントロー
ル電圧を制御する。
The controller 45 includes a controller 1
9, a control signal is applied, and the control signal controls the switching of the changeover switches 42 and 43 and the varicap control voltage.

【0046】この場合、切換スイッチ42でONされた
スイッチSIに直列の抵抗RI、切換スイッチ43でO
NされたスイッチSIに直列のコイルLI及びこれに並
列のキャパシタンスにより並列共振を起こし、その共振
周波数特性、つまり共振周波数F0 及びQ値は以下のよ
うになる。
In this case, a resistor RI in series with the switch SI turned on by the changeover switch 42 and an
The parallel resonance occurs due to the coil LI in series with the N-switched switch SI and the capacitance in parallel with the coil LI. The resonance frequency characteristic, that is, the resonance frequency F0 and the Q value are as follows.

【0047】F0 =1/(2π√(LC)) Q=RS/(1/2πF0 C)) ここで、RS、L、はそれぞれ選択された抵抗RIの抵
抗値、コイルLIのインダクタンス値を表し、またCは
バリキャップ44等によりインダクタンスLに並列の合
成キャパシタンスの値を表す。また、√(LC)は(L
C)の平方根を表している。
F0 = 1 / (2π√ (LC)) Q = RS / (1 / 2πF0C)) where RS and L represent the resistance value of the selected resistor RI and the inductance value of the coil LI, respectively. And C represents the value of the combined capacitance in parallel with the inductance L by the varicap 44 or the like. √ (LC) is (L
C) represents the square root.

【0048】本実施の形態ではバリキャップダイオード
44に印加するバリキャップコントロール電圧(図7で
はVC電圧)を図7に示すようにコントロールすること
により、送信回路15に合わせて、かつ時間とともに周
波数的に広域〜低域に受信特性をコントロールする。つ
まり、近距離側のエコー信号を得る場合には、バリキャ
ップコントロール電圧を大きくして、合成キャパシタン
スの値を小さくして共振周波数F0 を高くして、分解能
を大きくし、遠距離側のエコー信号を得る場合には、バ
リキャップコントロール電圧を小さくして、合成キャパ
シタンスの値を大きくして共振周波数F0 を低い側にシ
フトして、低域側のエコー信号を感度良く受信する。
In the present embodiment, the varicap control voltage (VC voltage in FIG. 7) applied to the varicap diode 44 is controlled as shown in FIG. The reception characteristics are controlled in a wide range to a low range. In other words, when obtaining an echo signal on the short distance side, the varicap control voltage is increased, the value of the combined capacitance is reduced, the resonance frequency F0 is increased, the resolution is increased, and the echo signal on the long distance side is increased. Is obtained, the varicap control voltage is reduced, the value of the combined capacitance is increased, and the resonance frequency F0 is shifted to a lower side, so that a low-frequency side echo signal is received with high sensitivity.

【0049】図8(A),(B)は受信回路16の動作
説明の図を示す。図8(A)は送信回路15より、例え
ば10MHz、1サイクルの送信波形により複合圧電体
を駆動した場合を示す。その受信エコー信号は送信回路
16により4MHz〜20MHzの周波数帯域を有す
る。
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the operation of the receiving circuit 16. FIG. FIG. 8A shows a case where the composite piezoelectric body is driven by the transmission circuit 15 with a transmission waveform of, for example, 10 MHz and one cycle. The reception echo signal has a frequency band of 4 MHz to 20 MHz by the transmission circuit 16.

【0050】受信回路16では上記送信回路の帯域に合
わせ、例えば近距離(伝播時間が小さい領域)では10
〜20MHz、遠距離(伝播時間が大きい領域)では4
〜8MHzのように、距離(伝播時間)に応じて、受信
帯域を可変させる。
In the receiving circuit 16, in accordance with the band of the transmitting circuit, for example, at a short distance (region where propagation time is short), 10
~ 20 MHz, 4 in long distance (region where propagation time is large)
The reception band is varied according to the distance (propagation time), such as 88 MHz.

【0051】つまり、図8の右側の受信の場合の周波数
特性に示すように、近距離側でのエコー信号を受信する
場合には、実線で示すように高域側で共振させ、遠距離
側では低域側に共振させるようにしたり、点線で示すよ
うな特性にする。その範囲は受信エコーの4〜20MH
zの範囲を遷移するようにバリキャップコントロール電
圧や、コイルLI及び抵抗RIの選択をコントロールす
る。
That is, as shown in the frequency characteristic of reception on the right side of FIG. 8, when an echo signal on the short distance side is received, resonance occurs on the high frequency side as shown by the solid line, and In such a case, resonance is made to the lower frequency side, or characteristics as shown by a dotted line are obtained. The range is 4 to 20 MH of the received echo
The varicap control voltage and the selection of the coil LI and the resistor RI are controlled so as to change the range of z.

【0052】図8(B)は送信回路より10MHz、
1.5サイクルの送信波形により複合圧電体を駆動して
いる。その受信エコーは送信波形により4MHz〜16
MHzの帯域を有する。受信回路16では上記送信回路
15の帯域に合わせ、例えば近距離では8〜16MH
z、遠距離では4〜8MHzのように、距離に応じて、
受信帯域を可変させる。
FIG. 8 (B) shows 10 MHz from the transmitting circuit.
The composite piezoelectric body is driven by a 1.5-cycle transmission waveform. The reception echo is 4 MHz to 16 depending on the transmission waveform.
It has a MHz band. The receiving circuit 16 matches the band of the transmitting circuit 15 and, for example, 8 to 16 MH at a short distance.
z, depending on the distance, such as 4-8 MHz for long distance,
Variable reception bandwidth.

【0053】しかしその範囲は受信エコーの4〜16M
Hzの範囲を遷移するようにコントロールする。上記の
様に送信回路15による超音波パルスの周波数帯域に合
わせながら(周波数帯域以内で)、受信回路16の周波
数帯域を伝播時間等に応じて可変させることで、観測装
置のノイズを極力抑制し、S/Nを向上させる。
However, the range is 4-16M of the received echo.
Control is performed so as to transition in the range of Hz. As described above, the frequency band of the receiving circuit 16 is varied according to the propagation time while keeping the frequency band of the ultrasonic pulse from the transmitting circuit 15 (within the frequency band), thereby suppressing the noise of the observation device as much as possible. , And S / N are improved.

【0054】また、図1の送信回路15ではユーザの設
定により、所望の周波数帯域の受信エコーを受信するこ
とが可能となる。例えば、超音波プローブ2に設けた、
周波数切換部18により、送信回路15のキャリア周波
数を可変させ、高い周波数、低い周波数に受信エコーの
帯域を切り替えることもできる。
Further, the transmission circuit 15 of FIG. 1 can receive a reception echo in a desired frequency band according to a user setting. For example, provided on the ultrasonic probe 2,
The frequency switching unit 18 can change the carrier frequency of the transmission circuit 15 to switch the band of the received echo between a high frequency and a low frequency.

【0055】なお、超音波観測装置3側にも周波数切換
部18等のように送信回路15の送信パルスの中心周波
数、波数とか受信回路16による受信周波数特性(具体
的には共振周波数、Q値、伝播時間に対する共振周波数
の変化(シフト)特性)等を可変制御する設定手段或い
は選択設定手段等を設けるようにしても良い。
The center frequency and the wave number of the transmission pulse of the transmission circuit 15 and the reception frequency characteristics (specifically, the resonance frequency and the Q value) of the reception circuit 16 are also provided on the ultrasonic observation apparatus 3 side, such as the frequency switching unit 18. A setting means or a selection setting means for variably controlling the change (shift characteristic) of the resonance frequency with respect to the propagation time may be provided.

【0056】このようにすると、ユーザが望む任意の周
波数特性で超音波診断画像を得ることができる。例え
ば、最初は広い周波数特性の超音波パルスを出射して、
その場合に受信回路16側では伝播時間により受信周波
数を低域側にシフトして、上述したような超音波診断画
像を得た場合には、次に以下のように所望とする領域を
よりS/N良く得られるようにする。
Thus, an ultrasonic diagnostic image can be obtained with an arbitrary frequency characteristic desired by the user. For example, first emit an ultrasonic pulse with a wide frequency characteristic,
In this case, the receiving circuit 16 shifts the receiving frequency to the low frequency side by the propagation time and obtains the ultrasonic diagnostic image as described above, and then sets the desired region to S / N.

【0057】例えば、帯域は狭くなるが波数を大きくし
て、大きなパワーで超音波パルスを高い中心周波数側で
出射して、受信回路16ではその中心周波数に共振させ
てエコー信号を得るようなことを中心周波数を高い方か
ら低い方に順次シフトさせて複数回行うことにより、各
領域でよりS/Nの良い超音波診断画像を得ることもで
きる。
For example, the ultrasonic wave pulse is emitted at a high center frequency side with a large power while the band is narrow but the wave number is increased, and the receiving circuit 16 resonates at the center frequency to obtain an echo signal. Is performed a plurality of times while sequentially shifting the center frequency from a higher frequency to a lower frequency, thereby obtaining an ultrasonic diagnostic image with a better S / N in each region.

【0058】以上説明したように本実施の形態の超音波
診断装置1によれば、周波数帯域の広い複合圧電体を使
用し、複合圧電体に任意の周波数帯域を持つ送信パルス
で駆動し、また受信エコーが持つ周波数帯域に対し、適
切な周波数帯域を持つ受信回路16により受信すること
で、複合圧電体の特性を変えずに、送信回路15、受信
回路16の特性の変更だけにより、総合的に受信周波数
帯域をコントロールできる。 よって、周波数切換スイ
ッチ等をコントローラ、および超音波プローブ2に設け
れば、操作者が自由に使用周波数を選択できる。また複
合圧電体1素子で複数の周波数に対応できるため、従来
のように超音波プローブの外径が太くならず、細径化で
きる。
As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of the present embodiment, a composite piezoelectric body having a wide frequency band is used, and the composite piezoelectric body is driven by a transmission pulse having an arbitrary frequency band. By receiving the received echo by the receiving circuit 16 having an appropriate frequency band with respect to the frequency band of the received echo, the overall characteristics can be obtained only by changing the characteristics of the transmitting circuit 15 and the receiving circuit 16 without changing the characteristics of the composite piezoelectric body. Can control the receiving frequency band. Therefore, if a frequency switch or the like is provided in the controller and the ultrasonic probe 2, the operator can freely select the frequency to be used. In addition, since one element of the composite piezoelectric element can cope with a plurality of frequencies, the outer diameter of the ultrasonic probe does not increase as in the related art, and can be reduced.

【0059】なお、本発明は、超音波プローブ2の場合
に限定されるものでなく、超音波プローブ2の挿入部5
の先端に超音波診断画像を得るための超音波振動子12
の他に、照明窓と観察窓とを設けた内視鏡機能、つまり
光学的に患部等の観察対象物を照明すると共に、照明さ
れた観察対象物を観察する手段を設けた超音波内視鏡の
場合にも同様に適用できし、その場合にもほぼ同様の効
果を有する。例えば、超音波内視鏡の場合にも複合圧電
体1つの素子で複数の周波数に対応できるため、従来の
ように超音波内視鏡の外径が太くならず、細径化でき
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the case of the ultrasonic probe 2 and the insertion portion 5 of the ultrasonic probe 2
Ultrasonic transducer 12 for obtaining an ultrasonic diagnostic image at the tip of the
In addition, an endoscopic function provided with an illumination window and an observation window, that is, an ultrasonic endoscope provided with means for optically illuminating an observation target such as an affected part and observing the illuminated observation target The same applies to the case of a mirror, and in that case, almost the same effect is obtained. For example, even in the case of an ultrasonic endoscope, since one element of the composite piezoelectric body can cope with a plurality of frequencies, the outer diameter of the ultrasonic endoscope does not become large and the diameter can be reduced as in the related art.

【0060】なお、上述の説明では、送信回路15側で
出射される超音波パルスの周波数特性を可変制御でき、
かつ受信回路16側で出射された超音波パルスの周波数
帯域内で受信周波数の中心周波数等を可変できる場合で
説明したが、送信回路15側では広帯域の超音波パルス
を出射し、受信回路16側で出射された超音波パルスの
周波数帯域内で受信周波数の中心周波数等を可変して、
浅い部分では高域側に共振させて分解能が良く、しかも
深い部分では低域側に共振させるようにシフトして深部
までのエコー信号を感度良く得られるようにしたものも
本発明に属する。
In the above description, the frequency characteristic of the ultrasonic pulse emitted from the transmitting circuit 15 can be variably controlled.
Also, the case has been described where the center frequency of the reception frequency and the like can be varied within the frequency band of the ultrasonic pulse emitted from the receiving circuit 16 side. In the frequency band of the ultrasonic pulse emitted in the variable the center frequency of the reception frequency and the like,
The present invention also includes a device which is resonated to a high frequency side in a shallow portion and has high resolution, and a deep portion is shifted so as to resonate in a low frequency side so that an echo signal up to a deep portion can be obtained with high sensitivity.

【0061】[付記] 1.音場媒体中に超音波パルスを送波するとともに、音
場媒体からの反射エコーを受波する電気音響変換素子を
複数の柱状圧電体とし、該圧電体間に充填された樹脂と
からなる複合圧電体で形成した1つの超音波振動子を内
蔵した超音波プローブと、該超音波プローブが接続可能
な超音波観測装置とを備えた超音波診断装置において、
前記複合圧電体を励振し、超音波パルスの周波数特性を
任意に可変可能な送信回路と、該超音波パルスの周波数
特性及び超音波パルスの伝播時間に応じて受信周波数帯
域および中心周波数を可変可能な受信回路と、該送信回
路による超音波パルスの周波数特性及び受信周波数帯域
を変更可能な制御部とを備えたことを特徴とする超音波
診断装置。
[Supplementary Notes] A composite consisting of a plurality of columnar piezoelectric bodies, which transmits an ultrasonic pulse into a sound field medium and receives reflected echoes from the sound field medium, and a resin filled between the piezoelectric bodies. In an ultrasonic diagnostic apparatus including an ultrasonic probe including a single ultrasonic transducer formed of a piezoelectric body and an ultrasonic observation device to which the ultrasonic probe can be connected,
A transmission circuit that excites the composite piezoelectric body and can arbitrarily change the frequency characteristics of the ultrasonic pulse, and the reception frequency band and the center frequency can be changed according to the frequency characteristics of the ultrasonic pulse and the propagation time of the ultrasonic pulse An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a receiving circuit; and a control unit capable of changing a frequency characteristic and a receiving frequency band of an ultrasonic pulse by the transmitting circuit.

【0062】2.前記制御部により前記送信回路を制御
して前記複合圧電体の応答周波数帯域内で超音波パルス
の周波数帯域を任意に可変可能であり、前記受信回路は
超音波パルスの周波数帯域及び超音波パルスの伝播時間
に応じて、受信周波数帯域を超音波パルスの周波数帯域
内で低域にシフト可能である付記1記載の超音波診断装
置。 3.前記制御部は超音波スコープおよび超音波観測装置
からの制御信号により、前記送信回路による超音波パル
スの周波数帯域及び受信回路による受信周波数帯域が制
御可能である付記1記載の超音波診断装置。
[0062] 2. The control unit controls the transmission circuit to arbitrarily change the frequency band of the ultrasonic pulse within the response frequency band of the composite piezoelectric body, and the reception circuit controls the frequency band of the ultrasonic pulse and the ultrasonic pulse. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the reception frequency band can be shifted to a lower band within the frequency band of the ultrasonic pulse according to the propagation time. 3. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the control unit is capable of controlling a frequency band of an ultrasonic pulse by the transmitting circuit and a receiving frequency band by a receiving circuit by control signals from an ultrasonic scope and an ultrasonic observation apparatus.

【0063】4.音場媒体中に超音波パルスを送波する
とともに、音場媒体からの反射エコーを受波する電気音
響変換素子を複数の柱状圧電体とし、該圧電体間に充填
された樹脂とからなる複合圧電体で形成した1つの超音
波振動子を内蔵した超音波プローブと、該超音波プロー
ブが接続可能な超音波観測装置とを備えた超音波診断装
置において、前記複合圧電体を送信パルスを印加し、広
い周波数帯域の周波数特性の超音波パルスを出射させる
送信回路と、該超音波パルスの周波数特性及び超音波パ
ルスの伝播時間に応じて受信周波数帯域および中心周波
数を可変可能な受信回路と、該受信回路による受信周波
数帯域を変更可能な制御部と、を備えたことを特徴とす
る超音波診断装置。 5.前記制御部により前記受信回路は受信周波数帯域を
超音波パルスの周波数帯域内で低域にシフト可能である
付記4記載の超音波診断装置。
4. A composite consisting of a plurality of columnar piezoelectric bodies, which transmits an ultrasonic pulse into a sound field medium and receives reflected echoes from the sound field medium, and a resin filled between the piezoelectric bodies. In an ultrasonic diagnostic apparatus including an ultrasonic probe including a single ultrasonic transducer formed of a piezoelectric body and an ultrasonic observation apparatus to which the ultrasonic probe can be connected, a transmission pulse is applied to the composite piezoelectric body. A transmitting circuit that emits an ultrasonic pulse having a frequency characteristic in a wide frequency band, a receiving circuit capable of changing a receiving frequency band and a center frequency according to the frequency characteristic of the ultrasonic pulse and the propagation time of the ultrasonic pulse, An ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: a control unit capable of changing a reception frequency band of the reception circuit. 5. 5. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4, wherein the control circuit allows the receiving circuit to shift a receiving frequency band to a lower frequency band within a frequency band of an ultrasonic pulse.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、音
場媒体中に超音波パルスを送波するとともに、音場媒体
からの反射エコーを受波する電気音響変換素子を複数の
柱状圧電体とし、該圧電体間に充填された樹脂とからな
る複合圧電体で形成した1つの超音波振動子を内蔵した
超音波プローブと、該超音波プローブが接続可能な超音
波観測装置とを備えた超音波診断装置において、前記複
合圧電体を励振し、超音波パルスの周波数特性を任意に
可変可能な送信回路と、該超音波パルスの周波数特性及
び超音波パルスの伝播時間に応じて受信周波数帯域およ
び中心周波数を可変可能な受信回路と、該送信回路によ
る超音波パルスの周波数特性及び受信周波数帯域を変更
可能な制御部とを備えているので、伝播時間に応じて受
信周波数帯域および中心周波数等を可変して例えば伝播
時間が大きい深部では低域側に受信周波数帯域を設定し
て深部を感度良く受信して診断部位に適した超音波診断
画像を得ることが可能で、しかも1つの超音波振動子に
より超音波プローブを細径化できる。
As described above, according to the present invention, an electroacoustic transducer for transmitting an ultrasonic pulse into a sound field medium and receiving a reflected echo from the sound field medium is provided with a plurality of columnar piezoelectric transducers. An ultrasonic probe incorporating a single ultrasonic vibrator formed of a composite piezoelectric body composed of a resin and a resin filled between the piezoelectric bodies; and an ultrasonic observation device to which the ultrasonic probe can be connected. In the ultrasonic diagnostic apparatus, a transmitting circuit that excites the composite piezoelectric body and can arbitrarily change the frequency characteristic of the ultrasonic pulse, and a receiving frequency according to the frequency characteristic of the ultrasonic pulse and the propagation time of the ultrasonic pulse. Since it has a receiving circuit that can change the band and the center frequency, and a control unit that can change the frequency characteristics and the receiving frequency band of the ultrasonic pulse by the transmitting circuit, the receiving frequency band and the receiving frequency band can be changed according to the propagation time. By changing the center frequency and the like, for example, in a deep part where the propagation time is large, a reception frequency band is set on the low frequency side, and the deep part can be received with high sensitivity to obtain an ultrasonic diagnostic image suitable for a diagnostic part. The ultrasonic probe can be reduced in diameter by two ultrasonic transducers.

【0065】また、前記制御部により前記送信回路を制
御して前記複合圧電体の応答周波数帯域内で超音波パル
スの周波数帯域を任意に可変可能であり、前記受信回路
は超音波パルスの周波数帯域及び超音波パルスの伝播時
間に応じて、受信周波数帯域を超音波パルスの周波数帯
域内で低域にシフト可能とすることにより、例えば伝播
時間が小さい浅部では高域側に受信周波数帯域を設定し
て分解能良く受信し、伝播時間が大きい深部では低域側
に受信周波数帯域を設定して深部を感度良く受信して診
断部位に適した超音波診断画像が得られる。
The control unit controls the transmitting circuit to arbitrarily change the frequency band of the ultrasonic pulse within the response frequency band of the composite piezoelectric body, and the receiving circuit controls the frequency band of the ultrasonic pulse. And, according to the propagation time of the ultrasonic pulse, the reception frequency band can be shifted to a low frequency within the frequency band of the ultrasonic pulse. In a deep part where the propagation time is long, a reception frequency band is set on the low frequency side, and the deep part is received with high sensitivity to obtain an ultrasonic diagnostic image suitable for a diagnostic part.

【0066】また、前記制御部は超音波スコープおよび
超音波観測装置からの制御信号により、前記送信回路に
よる超音波パルスの周波数帯域及び受信回路による受信
周波数帯域が制御可能とすることにより、超音波スコー
プ等から複合圧電体により得られる超音波診断画像の特
性等を制御できる。
The control section can control the frequency band of the ultrasonic pulse by the transmitting circuit and the receiving frequency band by the receiving circuit by the control signals from the ultrasonic scope and the ultrasonic observation device, thereby controlling the ultrasonic wave. The characteristics and the like of the ultrasonic diagnostic image obtained by the composite piezoelectric body from a scope or the like can be controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の超音波診断装置の
概略の構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】超音波プローブの先端に設けた超音波振動子を
構成する複合圧電体の構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a composite piezoelectric body constituting an ultrasonic transducer provided at a tip of an ultrasonic probe.

【図3】本実施の形態における複合圧電体に対するイン
パルス応答等に対する特性を従来例と比較して示す図。
FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a composite piezoelectric body according to the present embodiment, such as an impulse response, in comparison with a conventional example.

【図4】送信回路の構成を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration of a transmission circuit.

【図5】波数が異なる送信パルスの場合における周波数
帯域及びパワーを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a frequency band and power in the case of transmission pulses having different wave numbers.

【図6】受信回路の構成を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a receiving circuit.

【図7】バリキャップダイオードに印加する電圧を時間
に対して示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a voltage applied to a varicap diode with respect to time.

【図8】受信回路の動作説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the receiving circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波診断装置 2…超音波プローブ 3…超音波観測装置 4…モニタ 5…挿入部 6…操作部 8…コネクタ 11…フレキシブルシャフト 12…超音波振動子 15…送信回路 16…受信回路 17…信号処理回路 18…周波数切換部 19…制御部 21…圧電体 22…樹脂 31…トリガ発生器 33a,33b…FET 34…パルストランス 41…増幅器 42,43…切換スイッチ 44…可変キャパシタンス(バリキャップダイオード) 45…コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic diagnostic apparatus 2 ... Ultrasonic probe 3 ... Ultrasonic observation apparatus 4 ... Monitor 5 ... Insertion part 6 ... Operation part 8 ... Connector 11 ... Flexible shaft 12 ... Ultrasonic vibrator 15 ... Transmission circuit 16 ... Receiving circuit 17 ... Signal processing circuit 18 ... Frequency switching unit 19 ... Control unit 21 ... Piezoelectric body 22 ... Resin 31 ... Trigger generator 33a, 33b ... FET 34 ... Pulse transformer 41 ... Amplifier 42,43 ... Changeover switch 44 ... Variable capacitance (varicap) Diode) 45 ... Controller

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音場媒体中に超音波パルスを送波すると
ともに、音場媒体からの反射エコーを受波する電気音響
変換素子を複数の柱状圧電体とし、該圧電体間に充填さ
れた樹脂とからなる複合圧電体で形成した1つの超音波
振動子を内蔵した超音波プローブと、該超音波プローブ
が接続可能な超音波観測装置とを備えた超音波診断装置
において、 前記複合圧電体を励振し、超音波パルスの周波数特性を
任意に可変可能な送信回路と、 該超音波パルスの周波数特性及び超音波パルスの伝播時
間に応じて受信周波数帯域および中心周波数を可変可能
な受信回路と、 該送信回路による超音波パルスの周波数特性及び受信周
波数帯域を変更可能な制御部とを備えたことを特徴とす
る超音波診断装置。
1. An electroacoustic transducer for transmitting an ultrasonic pulse into a sound field medium and receiving a reflected echo from the sound field medium is composed of a plurality of columnar piezoelectric bodies, and is filled between the piezoelectric bodies. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an ultrasonic probe including one ultrasonic transducer formed of a composite piezoelectric body made of resin; and an ultrasonic observation apparatus to which the ultrasonic probe can be connected. A transmission circuit that excites and can arbitrarily change the frequency characteristics of the ultrasonic pulse; and a reception circuit that can change the reception frequency band and the center frequency according to the frequency characteristics of the ultrasonic pulse and the propagation time of the ultrasonic pulse. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a control unit capable of changing a frequency characteristic of an ultrasonic pulse and a reception frequency band by the transmission circuit.
【請求項2】 前記制御部により前記送信回路を制御し
て前記複合圧電体の応答周波数帯域内で超音波パルスの
周波数帯域を任意に可変可能であり、前記受信回路は超
音波パルスの周波数帯域及び超音波パルスの伝播時間に
応じて、受信周波数帯域を超音波パルスの周波数帯域内
で低域にシフト可能である請求項1記載の超音波診断装
置。
2. The control unit controls the transmission circuit to arbitrarily vary the frequency band of the ultrasonic pulse within the response frequency band of the composite piezoelectric body, and the reception circuit controls the frequency band of the ultrasonic pulse. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the reception frequency band can be shifted to a low frequency within the frequency band of the ultrasonic pulse according to the propagation time of the ultrasonic pulse.
【請求項3】 前記制御部は超音波スコープおよび超音
波観測装置からの制御信号により、前記送信回路による
超音波パルスの周波数帯域及び受信回路による受信周波
数帯域が制御可能である請求項1記載の超音波診断装
置。
3. The control unit according to claim 1, wherein a frequency band of the ultrasonic pulse by the transmission circuit and a frequency band of the reception pulse by the reception circuit can be controlled by a control signal from an ultrasonic scope and an ultrasonic observation device. Ultrasound diagnostic equipment.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0838473A (en) * 1994-07-29 1996-02-13 Hitachi Medical Corp Ultrasonic diagnostic device
JPH10248842A (en) * 1997-03-11 1998-09-22 Olympus Optical Co Ltd Ultrasonograph device

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