DE3382654T2

DE3382654T2 - ULTRASONIC TRANSDUCER PROBE WITH DOUBLE OPENING.

Info

Publication number: DE3382654T2
Application number: DE8686200472T
Authority: DE
Inventors: Perry Kaminski; Eugene A Larson
Original assignee: Technicare Corp
Current assignee: Technicare Corp
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2003-07-21
Also published as: EP0196139B1; EP0196139A3; AU1712483A; DE3373739D1; AU572464B2; DE3382654D1; IL69293A0; EP0196139A2; EP0102179A1; EP0102179B1

Description

Diese Anmeldung ist eine aus der EP-A-0 102 179 abgeleitete Teilanmeldung.This application is a divisional application derived from EP-A-0 102 179.

Die Erfindung, die Gegenstand obiger Anmeldung ist, betrifft einen Ultraschallwandler für diagnostische Abbildungen mit einer neuen geometrischen Konstruktion mit verringertem Nebenkeulenmuster, sie umfaßt eine Ultraschallwandleranordnung mit einem piezoelektrischen Material, wobei der Wandler eine effektive Abstrahlungsfläche mit einem Mittelpunkt aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die effektive Abstrahlungsfläche eine asphärische, halb-konische Konfiguration hat, die einer konkaven sphärischen Fläche gleicht, deren bezüglich des Mittelpunktes der Fläche einander gegenüberliegenden Seiten zueinander geneigt sind.The invention which is the subject of the above application relates to an ultrasonic transducer for diagnostic imaging with a new geometric design with reduced side lobe pattern, it comprises an ultrasonic transducer assembly with a piezoelectric material, the transducer having an effective radiating surface with a center, characterized in that the effective radiating surface has an aspherical, semi-conical configuration which resembles a concave spherical surface, the opposite sides of which with respect to the center of the surface are inclined towards each other.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallwandler- Sondenanordnung zur diagnostischen Abbildung.The present invention relates to an ultrasound transducer probe assembly for diagnostic imaging.

Ultraschallwandler werden in Ultraschall-Diagnosesystemen dazu verwendet, Wellen von Ultraschallenergie in den Körper eines Patienten zu senden. Gewebe-Grenzflächen im Körper reflektieren einiges von dieser Energie in der Form von Echos zu dem Wandler zurück. Die Echos werden von dem Wandler aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt. Die Signale können dadurch verarbeitet werden, daß sie ihren Ankunftszeiten zugeordnet werden, um eine Abbildung des Gewebes zu erstellen oder Fluidflußmessungen durchzuführen.Ultrasound transducers are used in ultrasound diagnostic systems to send waves of ultrasound energy into a patient's body. Tissue interfaces in the body reflect some of this energy back to the transducer in the form of echoes. The echoes are picked up by the transducer and converted into electrical signals. The signals can be processed by matching them to their arrival times to create an image of the tissue or to make fluid flow measurements.

In der GB-A-2 079 456 ist eine Wandlersonde mit doppelter Apertur für ein Ultraschall-Diagnosesystem beschrieben, bei dem der Wandler erste und zweite elektrisch getrennte Bereiche und mit den jeweiligen Bereichen verbundene zeitlich gesteuerte Schalter aufweist, um deren selektives Verbinden zu ermöglichen, wobei das Verbinden der einzelnen Bereiche vom Bediener bestimmt wird. Der Bediener stellt vorab die Verstärkungseingänge von Verstärkern mit variabler Verstärkung entsprechend den jeweiligen Bereichen ein, um so deren relative Verstärkung zu bestimmen, wobei die Verstärker-Ausgangssignale summiert werden, um ein Signal zur Weiterverarbeitung zu erzeugen.GB-A-2 079 456 describes a dual aperture transducer probe for an ultrasonic diagnostic system, in which the transducer has first and second electrically separated regions and timed switches connected to the respective regions to enable their selective connection, the connection of the individual regions being determined by the operator. The operator pre-sets the gain inputs of variable gain amplifiers corresponding to the respective ranges to determine their relative gain, and the amplifier outputs are summed to produce a signal for further processing.

In den Proc. Ultrasonics Symp. 81, Seiten 694-698 ist ein Wandler gezeigt, der in einem Gehäuse untergebracht ist. Die US-A-3 193 198 beschreibt einen Reed-Schalter mit einem Betätigungsmagneten, wobei beides in einem Thermostatgehäuse angeordnet ist.In Proc. Ultrasonics Symp. 81, pages 694-698, a transducer is shown which is housed in a housing. US-A-3 193 198 describes a reed switch with an actuating magnet, both arranged in a thermostat housing.

Mit der vorliegenden Erfindung wurde eine Ultraschallsondenanordnung mit doppelter Apertur für ein Ultraschall-Diagnosesystem geschaffen, die umfaßtThe present invention provides a dual aperture ultrasound probe assembly for an ultrasound diagnostic system comprising

ein Gehäuse mit einem elektrisch abgeschirmten Innenraum;an enclosure with an electrically shielded interior;

einen Wandler mit doppelter Apertur mit elektrisch getrennten ersten und zweiten Bereichen, wobei sich der Wandler an einem Ende des Gehäuses befindet;a dual aperture transducer having electrically separated first and second regions, the transducer located at one end of the housing;

eine in einer Wand des Gehäuses angeordnete Einrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Äußeren des Gehäuses;a device arranged in a wall of the housing for establishing an electrical connection between the interior and the exterior of the housing;

einen Reed-Schalter, der im abgeschirmten Innenraum untergebracht ist und der mit den ersten und zweiten Wandlerbereichen und der elektrischen Verbindungseinrichtung verbunden ist, um die Bereiche selektiv an die Verbindungseinrichtung anzuschließen; unda reed switch housed in the shielded interior and connected to the first and second transducer regions and the electrical connection device for selectively connecting the regions to the connection device; and

einen Magneten, der außerhalb des abgeschirmten Innenraumes angeordnet ist und der beweglich so angebracht ist, daß zur Veränderung der Verbindung der Wandlerbereiche mit der elektrischen Verbindungseinrichtung der Reed-Schalter selektiv geöffnet und geschlossen wird.a magnet which is arranged outside the shielded interior space and which is movably mounted so that the reed switch is selectively opened and closed in order to change the connection of the converter regions to the electrical connection device.

Eine Sondenanordnung dieses Typs, die jedoch in Verbindung mit einer Wandler verwendet wird, der eine asphärische, halbkonische effektive Abstrahlungsfläche aufweist, ist in der Stammanmeldung EP-A-102 179 beansprucht.A probe arrangement of this type, but used in conjunction with a transducer having an aspherical, semi-conical effective radiating area, is claimed in the parent application EP-A-102 179.

Vorzugsweise weist der Reed-Schalter einen ersten Anschluß, der mit dem ersten Wandlerbereich verbunden ist, und einen zweiten Anschluß auf, der mit dem zweiten Wandlerbereich verbunden ist, und die elektrische Verbindungseinrichtung umfaßt ein HF- Verbindungselement mit einem Leiter, der mit dem ersten Anschluß des Reed-Schalters verbunden ist.Preferably, the reed switch has a first terminal connected to the first transducer region and a second terminal connected to the second transducer region, and the electrical connection means comprises an RF connection element having a conductor connected to the first terminal of the reed switch.

Die Anordnung umfaßt vorzugsweise des weiteren einen abgestimmten Schaltkreis, der im abgeschirmten Innenraum untergebracht ist, und einen zweiten Reed-Schalter, der im abgeschirmten Innenraum in unmittelbarer Nähe des äußeren Magneten angeordnet und mit dem Wandler und dem abgestimmten Schaltkreis verbunden ist, um selektiv den abgestimmten Schaltkreis mit dem Wandler zu verbinden.The assembly preferably further comprises a tuned circuit housed in the shielded interior and a second reed switch located in the shielded interior in close proximity to the external magnet and connected to the transducer and the tuned circuit for selectively connecting the tuned circuit to the transducer.

Die Anordnung kann einen Kreisring aus einem Versteifungsmaterial beinhalten, der an der Rückseite des Wandlers an dessen Umfang angeordnet ist, womit durch Apodisation die Nebenkeulen des Wandlers verringert werden.The arrangement may include a circular ring of stiffening material disposed at the rear of the transducer around its circumference, thereby reducing the side lobes of the transducer by apodization.

Vorteilhaft ist das Wandlermaterial in eine mittlere Scheibe und einen Kreisring aufgeteilt. Wenn die mittlere Scheibe aktiviert wird, befindet sich der Bereich des optimalen Brennpunktes in einem relativ geringen Abstand vom Wandler. Wenn sowohl die mittlere Scheibe als auch der Kreisring aktiviert werden, befindet sich der Bereich des optimalen Brennpunktes relativ in einem größeren Abstand vom Wandler.Advantageously, the transducer material is divided into a central disk and a circular ring. When the central disk is activated, the area of the optimal focal point is at a relatively short distance from the transducer. When both the central disk and the circular ring are activated, the area of the optimal focal point is at a relatively greater distance from the transducer.

Bei der erfindungsgemäßen Sondenanordnung ist die Wandlerelektronik einschließlich der Schaltkontakte von einer durchgehenden Abschirmung umgeben, um das Einbringen von Rauschen in die erhaltenen Echosignale zu verhindern. Die Verwendung eines Reed-Schalters erlaubt somit, daß die Brennpunktbereiche umgeschaltet werden, ohne daß die Abschirmung physikalisch unterbrochen wird und damit die Rauscheigenschaften der Wandleranordnung verschlechtert werden.In the probe arrangement according to the invention, the converter electronics including the switching contacts are surrounded by a continuous shield in order to prevent noise from being introduced into the received echo signals. The use of a reed switch thus allows the focal point areas to be switched without the shield being physically interrupted and thus the noise characteristics of the converter arrangement being impaired.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1a und 1b idealisierte Apertur- und Nebenkeulenmuster für einen Wandler mit konischer Fläche;Fig. 1a and 1b idealized aperture and sidelobe patterns for a conical surface transducer;

Fig. 2a und 2b idealisierte Apertur- und Nebenkeulenmuster für einen Wandler mit sphärischer Fläche;Fig. 2a and 2b idealized aperture and sidelobe patterns for a spherical surface transducer;

Fig. 3a und 3b idealisierte sphärische und konische Wandler mit doppelter Apertur; undFig. 3a and 3b idealized spherical and conical transducers with double aperture; and

Fig. 4 die Darstellung einer Anordnung einer erfindungsgemäß aufgebauten Wandlersonde.Fig. 4 shows an arrangement of a transducer probe constructed according to the invention.

In der Fig. 1a ist ein konischer Wandler im Querschnitt gezeigt. Der Wandler beinhaltet eine konische Fläche 12 aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial auf einem Träger 10. Der konische Wandler zeigt eine idealisierte Apertur, wie sie bei 16 umrissen ist, die eine Linie geometrischer Brennpunkte 14 umfaßt, die vom Mittelpunkt des Wandlers ausgehen. Konische Wandler sind dahingehend vorteilhaft, daß sie einen schmalen Bereich von scharf definierten Brennpunkten haben. Ihr Nachteil liegt darin, daß die von der konischen Fläche ausgesendete Energie über die Linie der Brennpunkte relativ gleichmäßig verteilt ist. Es wäre wünschenswert, wenn die ausgestrahlte Energie in einem bestimmten Bereich der Apertur konzentriert werden könnte, um die Empfindlichkeit des Wandlers bei einer bestimmten, interessierenden Gewebetiefe zu verbessern.A conical transducer is shown in cross-section in Fig. 1a. The transducer includes a conical surface 12 of a piezoelectric ceramic material on a support 10. The conical transducer shows an idealized aperture, as outlined at 16, which includes a line of geometric foci 14 emanating from the center of the transducer. Conical transducers are advantageous in that they have a narrow range of sharply defined foci. Their disadvantage is that the energy emitted by the conical surface is relatively evenly distributed across the line of foci. It would be desirable if the emitted energy could be concentrated in a particular area of the aperture to improve the sensitivity of the transducer at a particular tissue depth of interest.

Die Fig. 2a zeigt einen sphärischen Wandler im Querschnitt. Dieser Wandler beinhaltet eine sphärische Fläche 22 aus einem piezoelektrischen Material, das auf einem Träger 20 angebracht ist. Der sphärische Wandler zeigt die bei 26 umrissene idealisierte Apertur, die einen einzigen geometrischen Brennpunkt 24 aufweist. Die von der sphärischen Fläche des Wandlers 22 ausgesendete Ultraschallenergie konvergiert an diesem Punkt und divergiert jenseits davon. Der sphärische Wandler ist in der Lage, scharf fokussierte Abbildungen von Gewebe in der Umgebung des geometrischen Brennpunktes 24 wegen der in diesem Punkt konzentrierten Ultraschallenergie zu erzeugen. Die Apertur ist jedoch nur an einem Punkt scharf fokussiert, in Bereichen, die von diesem Punkt entfernt sind, ist die Auflösung verschlechtert.Figure 2a shows a spherical transducer in cross-section. This transducer includes a spherical surface 22 made of a piezoelectric material mounted on a support 20. The spherical transducer shows the idealized aperture outlined at 26, which has a single geometric focal point 24. The ultrasound energy emitted by the spherical surface of the transducer 22 converges at this point and diverges beyond it. The spherical transducer is capable of producing sharply focused images of tissue in the vicinity of the geometric focal point 24 because of the concentrated ultrasound energy. However, the aperture is only sharply focused at one point; in areas further away from this point, the resolution is degraded.

Es ist bei einem Wandler wünschenswert, ein Ausstrahlungs/ Empfangsmuster mit verringerten Nebenkeulen zu haben, da die aus den Nebenkeulenbereichen erhaltenen Signale Rauschen einbringen können, die die Abbildungsqualität verschlechtern. Ein konischer Wandler wie in der Fig. 1a gezeigt weist ein Strahlungskeulenmuster wie in der Fig. 1b gezeigt mit einer großen Hauptkeule 40 und beträchtlichen Nebenkeulen 42, 42' auf. Die großen Nebenkeulen 42, 42' sind bei einem Ultraschall-Diagnosesystem nicht erwünscht.It is desirable for a transducer to have a transmission/reception pattern with reduced side lobes because the signals obtained from the side lobe regions can introduce noise that degrades image quality. A conical transducer as shown in Fig. 1a has a radiation beam pattern as shown in Fig. 1b with a large main lobe 40 and significant side lobes 42, 42'. The large side lobes 42, 42' are undesirable in an ultrasound diagnostic system.

Der sphärische Wandler der Fig. 2a zeigt ein annehmbareres Strahlungskeulenmuster, wie es in der Fig. 2b gezeigt ist. Das dort gezeigte Muster schließt eine große Hauptkeule 50 und kleine Nebenkeulen 52, 52' ein.The spherical transducer of Fig. 2a exhibits a more acceptable beam pattern as shown in Fig. 2b. The pattern shown therein includes a large main lobe 50 and small side lobes 52, 52'.

Das Strahlungskeulenmuster eines Wandlers kann dadurch verbessert werden, daß um den äußeren Umfang des Wandlers Versteifungsmaterial vorgesehen wird. Dieser Ring aus Versteifungsmaterial dämpft Vibrationen am äußeren Umfang des piezoelektrischen Materials ab, wodurch die vom Umfang des piezoelektrischen Materials abgestrahlte Energie verringert wird. Für Dual-Fokus- Zweibereichswandler kann der Ring des Versteifungsmateriales zur Verstärkung des mittleren Bereiches ausgedehnt werden, um Vibrationen am Umfang des mittleren Bereiches zu dämpfen, wenn er allein betrieben wird. Diese Dämpfungstechnik, die allgemein als Apodisation bezeichnet wird, veranlaßt den Wandler, einen nichtgleichförmigen Strahler darzustellen, wodurch die kleinen Nebenkeulen des Wandlers "verschmiert" werden.The beam pattern of a transducer can be improved by providing stiffening material around the outer periphery of the transducer. This ring of stiffening material dampens vibrations at the outer periphery of the piezoelectric material, thereby reducing the energy radiated from the periphery of the piezoelectric material. For dual-focus, dual-range transducers, the ring of stiffening material can be expanded to strengthen the center region to dampen vibrations at the periphery of the center region when operated alone. This damping technique, commonly referred to as apodization, causes the transducer to present a non-uniform radiator, thereby "smearing" the small sidelobes of the transducer.

In den Fig. 3a und 3b ist ein Vergleich der idealisierten Aperturen von verschiedenen Dual-Fokus-Wandlern dargestellt. Die Fig. 3a zeigt das Brennpunktmuster eines einfachen sphärischen Wandlers mit doppelter Apertur mit einem mittleren sphärischen Bereich 120 und einem äußeren Kreisringbereich 122. Wenn beide Bereiche 120 und 122 des Wandlers gleichzeitig aktiviert werden, weist der Wandler die bei 124 umrissene Apertur auf, die in einem Brennpunktbereich 125 scharf verengt ist. Eine Scharfstellung jenseits der Nahfeldgrenze 129 des Wandlers, die etwa gleich dem zum Quadrat erhobenen Radius des Wandlers geteilt durch die angewendete Wellenlänge ist, ist wirkungslos. Die Nahfeldgrenze 129 ist damit eine lineare Funktion der Fläche des Wandlers, die in diesem Fall aus der Summe der beiden Bereiche 120 und 122 besteht.Fig. 3a and 3b show a comparison of the idealized apertures of different dual-focus transducers. Fig. 3a shows the focal pattern of a simple spherical transducer with double aperture with a mean spherical region 120 and an outer annular region 122. When both regions 120 and 122 of the transducer are activated simultaneously, the transducer has the aperture outlined at 124, which is sharply narrowed in a focal point region 125. Focusing beyond the near-field limit 129 of the transducer, which is approximately equal to the square of the radius of the transducer divided by the applied wavelength, is ineffective. The near-field limit 129 is thus a linear function of the area of the transducer, which in this case consists of the sum of the two regions 120 and 122.

Wenn der sphärische Wandler auf einen Betrieb im Nahfeld umgeschaltet wird, wobei nur der mittlere Bereich 120 verwendet wird, wird die Apertur wie mit den punktierten Linien 126 gezeigt. Diese Apertur erzeugt einen Brennpunktbereich 127, der näher am Wandler liegt, mit einer Nahfeldgrenze bei 128, wegen der verringerten Fläche des Wandlers. Die bei 126 umrissene Apertur verengt sich jedoch nicht so scharf wie die bei 124 umrissene Apertur, und der Brennpunktbereich 127 hat eine größere seitliche Ausdehnung 1 als der Brennpunktbereich 125. Der Grund dafür ist, daß der Brennpunkt durch Ändern der Nahfeldgrenze 129 zu 128 geändert wird; der geometrische Brennpunkt der gleiche bleibt, der sich generell etwas jenseits des entfernten Brennpunktbereiches 125 befindet.When the spherical transducer is switched to near field operation using only the central region 120, the aperture is as shown by the dotted lines 126. This aperture produces a focal region 127 that is closer to the transducer, with a near field boundary at 128, due to the reduced area of the transducer. However, the aperture outlined at 126 does not narrow as sharply as the aperture outlined at 124, and the focal region 127 has a larger lateral extent 1 than the focal region 125. The reason for this is that the focal point is changed by changing the near field boundary 129 to 128; the geometric focal point remains the same, which is generally located slightly beyond the far focal region 125.

Die Fig. 3b zeigt das Brennpunktmuster eines einfachen konischen Wandlers mit doppelter Apertur mit einer inneren konischen Fläche 130 und einer äußeren Kreisringfläche 132. Wenn die innere konische Fläche 130 allein aktiviert wird, wird die Energie von der Fläche 130 längs der bei 137 gezeigten gestrichelten Linie fokussiert, sie ist von den punktierten Linien 136 begrenzt. Wenn beide Bereiche 130 und 132 aktiviert sind, wird die Linie der Brennpunkte erweitert und schließt die bei 135 gezeigten Punkte sowie die bei 137 ein, sie ist von den gestrichelten Linien 134 begrenzt. Die Umschaltung des Betriebs von der Verwendung beider Bereiche auf einen Betrieb mit der Verwendung nur des mittleren Bereiches 130 verringert die Nahfeldgrenze, da sich die Wandlerfläche ändert, und sie verringert auch die geometrische Brennweite auf nur die im Aperturumriß 136 eingeschlossenen Brennpunkte. In beiden Fällen wird eine Linie von verteilten Energiepunkten erzeugt.Figure 3b shows the focal point pattern of a simple double aperture conical transducer having an inner conical surface 130 and an outer annular surface 132. When the inner conical surface 130 alone is activated, the energy from surface 130 is focused along the dashed line shown at 137, bounded by the dotted lines 136. When both regions 130 and 132 are activated, the line of focal points is extended to include the points shown at 135 as well as those at 137, bounded by the dashed lines 134. Switching the operation from using both regions to using only of the central region 130 reduces the near field limit because the transducer area changes, and it also reduces the geometric focal length to only the focal points enclosed in the aperture outline 136. In both cases, a line of distributed energy points is created.

Wie in der Fig. 4 gezeigt, ist ein Ultraschallwandler mit doppelter Apertur geeigneterweise in einer erfindungsgemäßen Sondenanordnung eingebaut. Die dort gezeigte Sondenanordnung ergibt vorteilhaft eine elektrisch abgeschirmte Umgebung, die die Neigung zur Aufnahme von elektronischen Störungen verringert. Die Sondenanordnung weist auch eine Einrichtung zum Umschalten des Brennpunktes des Wandlers in einer Weise auf, die die abgeschirmte Umgebung nicht unterbricht. Beim Umschalten des Brennpunktes des Wandlers wird auch die Abstimmung des Wandlers geändert, und es wird ein Signal erzeugt, das die ausgewählte Brennpunkteigenschaft anzeigt.As shown in Figure 4, a dual aperture ultrasonic transducer is suitably incorporated in a probe assembly according to the invention. The probe assembly shown there advantageously provides an electrically shielded environment which reduces the tendency to pick up electronic noise. The probe assembly also includes means for switching the focus of the transducer in a manner which does not disrupt the shielded environment. Switching the focus of the transducer also changes the tuning of the transducer and produces a signal indicative of the selected focus characteristic.

Die Sondenanordnung der Fig. 4 beinhaltet einen vorderen zylindrischen Abschnitt 150 aus Plastik mit einer geschlossenen Vorderseite 151 als akustischem Fenster. Der Wandler 152 ist hinter dem Fenster 151 angeordnet. Von den einzelnen Bereichen des Wandlers erstrecken sich Zuleitungen 156 weg. Das Innere des zylindrischen Abschnittes 150 ist mit einer nichtmagnetischen Abschirmung 154 etwa aus Kupfer ausgekleidet. Der hintere Teil des zylindrischen Abschnittes 150 verengt sich auf einen kleineren Durchmesser, wie es durch die Trennleiste 157 angezeigt ist. Zwei bei 158 gezeigte Vertiefungen sind an der Außenseite des schmaleren Teiles vorgesehen, die einen Teil des Rastmechanismusses des Schalters bilden. Das Ende 159 des zylindrischen Abschnittes 150 ist offen.The probe assembly of Fig. 4 includes a front cylindrical section 150 made of plastic with a closed front 151 as an acoustic window. The transducer 152 is located behind the window 151. Leads 156 extend from the individual sections of the transducer. The interior of the cylindrical section 150 is lined with a non-magnetic shield 154 such as copper. The rear part of the cylindrical section 150 narrows to a smaller diameter as indicated by the separating bar 157. Two recesses shown at 158 are provided on the outside of the narrower part which form part of the latching mechanism of the switch. The end 159 of the cylindrical section 150 is open.

Über den schmaleren Teil des zylindrischen Abschnittes 150 bis hin zur Leiste 157 gleitet ein Plastikring 160. An der Innenfläche des Ringes 160 befindet sich eine kleine Kugel 162, die sich zwischen den Vertiefungen 158 bewegt und in sie einschnappt, um einen Rastmechanismus für den Ring zu bilden.A plastic ring 160 slides over the narrower part of the cylindrical section 150 up to the bar 157. On the inner surface of the ring 160 there is a small ball 162 which moves between the recesses 158 and snaps into them to form a locking mechanism for the ring.

Entlang der Innenfläche des Ringes ist eine Nut 168 ausgebildet, um einen Magneten 164 relativ zu der Kugelhalterung 162 in einer bestimmten Position zu halten. An der Unterseite des Ringes erstreckt sich ein kleiner Stift 166 von der Innenfläche des Ringes weg.A groove 168 is formed along the inner surface of the ring to hold a magnet 164 in a specific position relative to the ball mount 162. At the bottom of the ring, a small pin 166 extends from the inner surface of the ring.

Wenn sich der Ring 160 an seiner Stelle am vorderen zylindrischen Abschnitt 150 befindet, gleitet ein hinterer zylindrischer Abschnitt 170 über den Rest des schmaleren Teiles des Abschnittes 150. Ein vertiefter Kragen 176 befindet sich dann unter dem Ring 160. Der Kragen 176 weist einen Schlitz 174 derart auf, daß sich beim Drehen des Ringes 160 der Stift 166 von einem Ende des Schlitzes zum anderen bewegen kann. Der Stift und der Schlitz stellen somit einen Anschlag für den Ring dar, der es dem Ring nur ermöglicht, über den Kreisbogen des Schlitzes gedreht zu werden.When the ring 160 is in place on the front cylindrical section 150, a rear cylindrical section 170 slides over the remainder of the narrower part of the section 150. A recessed collar 176 is then located under the ring 160. The collar 176 has a slot 174 such that when the ring 160 is rotated, the pin 166 can move from one end of the slot to the other. The pin and slot thus provide a stop for the ring, allowing the ring to be rotated only over the arc of the slot.

Schließlich werden die Drähte 156 vom Wandler an eine kleine gedruckte Leiterplatte 190 angelötet, die an einem HF- Verbindungselement 180 angebracht ist. Das HF-Verbindungselement 180 ist in das offene Ende 159 des Abschnittes 150 bis hin zum Ansatz 181 des Verbindungselementes eingesetzt. An dem Verbindungselement sind an einem Plastikring 182 drei Reed-Schalter 184, 186 und 188 angebracht. Die Reed-Schalter sind an der gedruckten Leiterplatte 190 angeschlossen. Wenn das Verbindungselement in der richtigen Stellung in den Abschnitt 150 eingesetzt wird, befinden sich die Reed-Schalter unter den jeweiligen Seiten des Kreisbogens, der bei einer Drehung des Ringes 160 von dem Magnet 164 überstrichen wird. Wenn der Ring zu der einen Rastposition gedreht ist, befindet sich der Magnet 164 über den Reed-Schaltern 184 und 186, um sie zu schließen. Und wenn der Ring in seiner anderen Raststellung ist, befindet sich der Magnet über dem Reed-Schalter 188, um ihn zu schließen. Das HF-Verbindungselement 180 und die Kupfer-Abschirmung 154 ergeben einen vollständig abgeschirmten Hohlraum für die Verdrahtung, die gedruckte Leiterplatte, die Schalter und die Schaltungskomponenten innerhalb des Abschnittes 150.Finally, the wires 156 from the transducer are soldered to a small printed circuit board 190 which is attached to an RF connector 180. The RF connector 180 is inserted into the open end 159 of section 150 up to the connector's lug 181. The connector has three reed switches 184, 186 and 188 attached to a plastic ring 182. The reed switches are connected to the printed circuit board 190. When the connector is inserted into section 150 in the correct position, the reed switches are located under the respective sides of the arc swept by the magnet 164 when the ring 160 is rotated. When the ring is rotated to the one detent position, the magnet 164 is located over the reed switches 184 and 186 to close them. And when the ring is in its other detent position, the magnet is over the reed switch 188 to close it. The RF connector 180 and the copper shield 154 provide a fully shielded cavity for the wiring, printed circuit board, switches and circuit components within section 150.

Beim Drehen führt der Ring drei Schaltfunktionen in der Sondenanordnung aus. Zuerst wird die Brennpunkteigenschaft des Wandlers zwischen einem nahen Brennpunkt, bei dem nur die mittlere Scheibe des Wandlers verwendet wird, und einem entfernten Brennpunkt durch Verbinden der mittleren Scheibe und des Kreisringes des Wandlers, um zusammen aktiviert zu werden, umgeschaltet. Als zweites wird die Abstimmung der Schaltung auf der Leiterplatte 190 so umgeschaltet, daß sie mit den jeweiligen elektrischen Eigenschaften des Wandlers in den beiden Betriebsarten übereinstimmt. Drittens wird ein Widerstandswert auf der Leiterplatte geändert, um ein Signal zu erzeugen, das die Betriebsart anzeigt, wobei das Signal zusammen mit den Signalen zu und vom Wandler durch das Verbindungselement herausgeführt wird.As it rotates, the ring performs three switching functions in the probe assembly. First, the focus characteristic of the transducer is switched between a near focus, using only the center disk of the transducer, and a far focus by connecting the center disk and the annulus of the transducer to be activated together. Second, the tuning of the circuit on the circuit board 190 is switched to match the respective electrical characteristics of the transducer in the two modes of operation. Third, a resistance value on the circuit board is changed to produce a signal indicative of the mode of operation, which signal is passed out through the connector along with the signals to and from the transducer.

Claims

1. Dual aperture ultrasonic transducer probe assembly for an ultrasonic diagnostic system with

a housing (150, 160, 170) with an electrically shielded interior;

a dual aperture transducer (152) having electrically separated first and second regions, the transducer (152) located at one end of the housing (150);

a device (180) arranged in a wall of the housing for establishing an electrical connection between the interior and the exterior of the housing;

a reed switch (184) housed in the shielded interior and connected to the first and second transducer regions and the electrical connection device (180) for selectively connecting the regions to the connection device (180); and with

a magnet (164) which is arranged outside the shielded interior space and which is movably mounted so that the reed switch (184) is selectively opened and closed in order to change the connection of the converter regions to the electrical connection device (180).

2. The arrangement of claim 1, wherein the reed switch (184) has a first terminal connected to the first transducer region and a second terminal connected to the second transducer region, and wherein the electrical connection device comprises an RF connection element (180) having a conductor connected to the first terminal of the reed switch.

3. Arrangement according to claim 2, further comprising

a tuned circuit (190) housed in the shielded interior space; and

a second reed switch (186) disposed in the shielded interior space in close proximity to the outer magnet (164) and connected to the transducer and the tuned circuit (190) for selectively connecting the tuned circuit (190) to the transducer.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, further comprising a circular ring made of a stiffening material which is arranged on the rear side of the transducer (152) on its circumference.