JPS599859B2 - variable frequency ultrasound transducer - Google Patents

variable frequency ultrasound transducer

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JPS599859B2
JPS599859B2 JP9213979A JP9213979A JPS599859B2 JP S599859 B2 JPS599859 B2 JP S599859B2 JP 9213979 A JP9213979 A JP 9213979A JP 9213979 A JP9213979 A JP 9213979A JP S599859 B2 JPS599859 B2 JP S599859B2
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JP
Japan
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frequency
electroacoustic transducer
ultrasonic
variable frequency
probe
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JP9213979A
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Japanese (ja)
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JPS5617598A (en
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明 小谷野
千広 河西
健 藤江
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS599859B2 publication Critical patent/JPS599859B2/en
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変周波数超音波探触子、特に広帯域5 周波
数特性を有する電気音響変換素子を用いた可変周波数超
音波探触子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a variable frequency ultrasonic probe, and particularly to a variable frequency ultrasonic probe using an electroacoustic transducer having broadband 5-frequency characteristics.

超音波パルスを音場媒質中に送波して音場媒質からの反
射エコーを受波することにより、超音波探傷あるいは超
音波診断等を行う超音波探触子が10周知であり、音場
媒質として金属溶接部あるいは診断対象となる被検体等
が知られている。従来の超音波探触子はその送波周波数
が探触子に設けられている電気音響変換素子の共振周波
数に設定され、単一周波数の超音波パルスを送受波する
構成15から成るので、探触子の利用範囲が制約される
という欠点があつた。例えば超音波パルスを用いて被検
体の断層像をブラウン管等に表示する超音波診断装置に
おいては、超音波パルスの周波数を高くするほど表示画
20像の分解能が向上し、被検体の微細個所の観察を詳
細に行うことが可能となる。
There are 10 well-known ultrasonic probes that perform ultrasonic flaw detection or ultrasonic diagnosis by transmitting ultrasonic pulses into a sound field medium and receiving reflected echoes from the sound field medium. A metal weld, a subject to be diagnosed, etc. are known as the medium. The conventional ultrasonic probe has a configuration 15 whose transmission frequency is set to the resonant frequency of the electroacoustic transducer provided in the probe, and which transmits and receives ultrasonic pulses of a single frequency. The drawback was that the range of use of the tentacles was restricted. For example, in an ultrasonic diagnostic device that uses ultrasonic pulses to display a tomographic image of a subject on a cathode ray tube or the like, the higher the frequency of the ultrasonic pulses, the higher the resolution of the displayed image 20, which improves the resolution of minute parts of the subject. It becomes possible to conduct detailed observations.

しかしながら、超音波パルスの周波数が高くなるに従い
、生体組織による超音波の伝搬減衰が急激に増加し、遠
距離における感度が低下するという問題が生じ、比較2
5的深度幅の大きい被検体を均一に、かつ良好な分解能
で画像表示することが困難となり、必ずしも高周波数の
超音波パルスのみでは良好な診断結果を得ることができ
ず広範囲に周波数を変化できる探触子が望まれていた。
また生体組織内での超音30波の伝搬減衰は各組織によ
り異なり、このことからも各診断部位毎に超音波パルス
の周波数を変更することが要望される。従来の探触子は
前述したように、その送波周波数が単一値に固定されて
いるので、従来の超音波35診断装置においては、送波
周波数の異なる複数個の探触子を各診断部位あるいは診
断深さに適合させて交換するという方式が取られている
However, as the frequency of the ultrasonic pulse increases, the propagation attenuation of the ultrasonic wave due to biological tissues increases rapidly, resulting in a problem that the sensitivity at long distances decreases.
It becomes difficult to display images of objects with a large depth range uniformly and with good resolution, and it is not always possible to obtain good diagnostic results with high-frequency ultrasonic pulses alone, and the frequency can be varied over a wide range. A probe was desired.
Furthermore, the propagation attenuation of 30 ultrasonic waves within a living tissue differs depending on each tissue, and this also requires changing the frequency of the ultrasonic pulse for each diagnostic site. As mentioned above, the transmission frequency of conventional probes is fixed to a single value, so in conventional ultrasonic 35 diagnostic equipment, multiple probes with different transmission frequencies are used for each diagnosis. A method is adopted in which the device is replaced according to the location or diagnostic depth.

したが、ハ【−つて、従来装置においては、煩雑な探触
子交換作業を必要とし、また診断時間が長くなり、実時
間で断層像を観察できるという超音波診断装置の利点を
著しく阻害するという欠点があつた。
However, conventional devices require complicated probe replacement work and take a long time to diagnose, which significantly impedes the advantage of ultrasound diagnostic devices, which is the ability to observe tomographic images in real time. There was a drawback.

特に近年の組織特性学(TissueCharacte
rizatiOn)の研究等においては、同一診断部位
を異なる周波数で画像表示し、この複数の画像変化から
組織の特性を判定することが行われ、複数個の探触子を
交換しながら画像信号を得なければならず、探触子の交
換中に被検体の動き、例えば被検者の呼吸その他により
診断部位が移動する等の問題があり、実質上従来装置に
おいては、同一診断部位の組織特性の判定が不可能であ
つた。本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので、
その目的は単一の探触子を用いて広範囲に変化する送波
周波数の超音波パルスを得ることのできる改良された可
変周波数探触子を提供することにある。
Especially in recent years, tissue characteristics
In research such as rizatiOn), images of the same diagnostic site are displayed at different frequencies, and tissue characteristics are determined from these multiple image changes, and image signals are obtained while exchanging multiple probes. However, there are problems such as the diagnosis site moving due to the movement of the subject during probe exchange, such as the subject's breathing. It was impossible to judge. The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems,
The purpose is to provide an improved variable frequency probe that can obtain ultrasonic pulses with widely varying transmit frequencies using a single probe.

上記目的を達成するために、本発明は音場媒質中に超音
波パルスを送波するとともに音場媒質からの反射エコー
を受波する電気音響変換素子と、電気音響変換素子の送
受波面に貼着された整合層であつて電気音響変換素子の
応答周波数特性を広帯域化するためにその層厚が電気音
響変換素子の共振周波数のほぼ1/4波長に設定されて
いる整合層と、電気音響変換素子から送波される超音波
パルスの送波同波数を切り替えるための複数の共振回路
と、複数の共振回路を選択的に電気音響変換素子に接続
する選択器と、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes an electroacoustic transducer that transmits ultrasonic pulses into a sound field medium and receives reflected echoes from the sound field medium, and an electroacoustic transducer that is attached to the wave transmitting/receiving surface of the electroacoustic transducer. A matching layer deposited on the electroacoustic transducer, the layer thickness of which is set to approximately 1/4 wavelength of the resonant frequency of the electroacoustic transducer in order to widen the response frequency characteristics of the electroacoustic transducer; It is characterized by including a plurality of resonant circuits for switching the transmission frequency of the ultrasonic pulses transmitted from the conversion element, and a selector for selectively connecting the plurality of resonant circuits to the electroacoustic conversion element. do.

以下図面により本発明の好適な実施例を説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明は電気音響変換素子と音場媒質との間に電気音響
変換素子の共振周波数のほぼ1/4波長の層厚を有する
整合層を挿入することにより、電気音響変換素子の応答
周波数特性が広帯域化できるという点に着目し、この広
帯域化された周波数範囲内で任意の送波周波数が選択で
きる探触子を形成したことを特徴とする。
The present invention improves the response frequency characteristics of the electroacoustic transducer by inserting a matching layer having a layer thickness of approximately 1/4 wavelength of the resonant frequency of the electroacoustic transducer between the electroacoustic transducer and the sound field medium. Focusing on the fact that it can be made into a wide band, the present invention is characterized by forming a probe that can select any transmission frequency within this wide band frequency range.

このような電気音響変換素子の応答周波数特性の広帯域
化は、その原理が本発明者らにより解析され、例えば電
子通信ラ学会論文誌 73/4V01.56−A腐4の
第242〜249ページに1/4波長の中間媒質層を圧
電変換器と音場媒質との間に挿入した圧j電変換器とし
て記載されている。
The principle of widening the response frequency characteristic of such an electroacoustic transducer element has been analyzed by the present inventors, for example, in pages 242 to 249 of Journal of the Society of Electronics and Communication Engineers 73/4V01.56-Afu 4. It is described as a piezoelectric transducer in which a 1/4 wavelength intermediate medium layer is inserted between the piezoelectric transducer and the acoustic field medium.

従来においては、このような電気音響変換素子の広帯域
化は単に超音波パルス幅の短縮化として利用されている
が、本発明においては、この広帯域電気音響変換素子を
利用して可変周波数超音波探触子が得られることに着目
したものである。第1図には本発明に係る可変周波数超
音波探触子の好適な実施例が示され、被検体等の音場媒
質中に超音波パルスを送波するとともに、音場媒質から
の反射エコーを受波する電気音響変換素子10と、この
電気音響変換素子10の送受波面に貼着された2個の整
合層12,14を含む。
Conventionally, widening the band of such an electroacoustic transducer is used simply to shorten the ultrasonic pulse width, but in the present invention, this broadband electroacoustic transducer is used to perform variable frequency ultrasonic detection. The focus was on the fact that tentacles can be obtained. FIG. 1 shows a preferred embodiment of the variable frequency ultrasonic probe according to the present invention, which transmits ultrasonic pulses into a sound field medium such as a subject and emits reflected echoes from the sound field medium. The electroacoustic transducer 10 includes an electroacoustic transducer 10 that receives waves, and two matching layers 12 and 14 attached to the wave transmitting and receiving surfaces of the electroacoustic transducer 10.

電気音響変換素子10は実施例において、ジルコンチタ
ン酸鉛から成り、入力端子16,18から励振信号が供
給され、圧電効果により超音波パルスが送受波面から両
整合層12,14を通過して図示しない被検体等の音場
媒質中に送波される。整合層12,14はそれぞれその
層厚が電気音響変換素子10の共振周波数のほぼ1/4
波長に設定され、実施例において、整合層12は洛融石
英から成り、また整合層14はエポキシ樹脂から形成さ
れる。前述した整合層12,14の貼着により、電気音
響変換素子10はその応答周波数特性が広帯域化され、
第2図には横軸の周波数fに対して縦軸に送受信総合応
答特性(受信電圧/送信電圧)がとられ、整合層12,
14のない電気音響変換素子10による特性が100に
て、そして本実施例における2個の整合層12,14が
貼着された場合の特性が200にて示されている。
In the embodiment, the electroacoustic transducer element 10 is made of lead zirconium titanate, and excitation signals are supplied from input terminals 16 and 18, and ultrasonic pulses pass through both matching layers 12 and 14 from the transmitting and receiving wave surface due to the piezoelectric effect, as shown in the figure. The waves are transmitted into a sound field medium such as an object that does not The matching layers 12 and 14 each have a layer thickness that is approximately 1/4 of the resonant frequency of the electroacoustic transducer 10.
In one embodiment, matching layer 12 is comprised of fused silica and matching layer 14 is formed from epoxy resin. By pasting the matching layers 12 and 14 described above, the electroacoustic transducer 10 has a wide response frequency characteristic,
In FIG. 2, the transmitting and receiving overall response characteristics (receiving voltage/transmitting voltage) are plotted on the vertical axis with respect to the frequency f on the horizontal axis, and the matching layer 12,
The characteristics of the electroacoustic transducer 10 without 14 are shown at 100, and the characteristics when the two matching layers 12 and 14 of this example are attached are shown at 200.

第2図から明らかなように、従来特性100における比
帯域幅は1/5〜1/10程度であるのに対し、実施例
特性200における比帯域幅は1程度に拡大され、帯域
幅が著しく広くなつていることが理解され、また同時に
縦軸に示される感度が増大していることが明らかとなる
。電気音響変換子10の共振周波数はその厚さから固有
に決定され、この結果、整合層12,14の層厚も電気
音響変換素子10に対応して設定され、例えば、2MH
zの共振周波数においては、各整合層12,14の層厚
をそれぞれほぼ03751110.3311程度に設定
することにより、良好な広帯域化を図ることが可能とな
る。第1図の実施例から明らかなように、電気音響変換
素子10の背面には音響バツキング作用を有する吸音材
20が設けられ、電気音響変換素子10の機械的自由振
動の持続を効果的に制動することができ、この結果、振
動系のQを低下させ、第2図の特性200を更に広帯域
化することができるが、吸音材20による広帯域化は反
面において送受信感度の低下を生じるという短所があり
、実施例においては、自由振動の制動と感度低下とを調
整しながら、吸音材20の音響バツキング作用が所定量
に設定されている。以上のように、整合層12,14に
より応答周波数特性が広帯域化された電気音響変換素子
10には素子10から送波される超音波パルスの送波周
波数を切り替えるための複数の共振回路が接続され、第
1図において、共振回路は入力端子16,18に並列接
続された2個の共振回路22,24から成り、両共振回
路22,24はそれぞれ抵抗とインダクタンスとの並列
回路から形成されている。
As is clear from FIG. 2, while the fractional bandwidth in the conventional characteristic 100 is about 1/5 to 1/10, the fractional bandwidth in the example characteristic 200 is expanded to about 1, and the bandwidth is significantly increased. It is understood that the range is getting wider, and at the same time it becomes clear that the sensitivity shown on the vertical axis is increasing. The resonant frequency of the electroacoustic transducer 10 is uniquely determined from its thickness, and as a result, the layer thicknesses of the matching layers 12 and 14 are also set corresponding to the electroacoustic transducer 10, for example, 2MH
At the resonant frequency of z, by setting the layer thickness of each of the matching layers 12 and 14 to about 0.3751110.3311, it is possible to achieve a good wide band. As is clear from the embodiment shown in FIG. 1, a sound absorbing material 20 having an acoustic backing effect is provided on the back surface of the electroacoustic transducer 10, and effectively damps the continuation of mechanical free vibration of the electroacoustic transducer 10. As a result, the Q of the vibration system can be lowered, and the characteristic 200 in FIG. In the embodiment, the acoustic backing effect of the sound absorbing material 20 is set to a predetermined amount while adjusting the damping of free vibration and the reduction in sensitivity. As described above, a plurality of resonant circuits for switching the transmission frequency of ultrasonic pulses transmitted from the element 10 are connected to the electroacoustic transducer element 10 whose response frequency characteristics have been made broadband by the matching layers 12 and 14. In FIG. 1, the resonant circuit consists of two resonant circuits 22 and 24 connected in parallel to input terminals 16 and 18, and both resonant circuits 22 and 24 are each formed from a parallel circuit of a resistor and an inductance. There is.

そして両共振回路には第1図のスイツチで示される選択
器26,28が接続され、選択器26,28の切替によ
り両共振回路22,24のいずれかが電気音響変換素子
10に選択的に接続される。本発明において、共振回路
22,24を選択的に電気音響変換素子10に接続する
ことにより、電気音響変換素子10から送波される超音
波パルスの周波数は2個の異なる周波数となり、選択器
26,28の切替により所望の周波数を選択することが
できる。前記両周波数は第2図に示される広帯域化され
た特性200の平担な周波数領域内に設定することによ
り、異なる周波数の超音波パルスを用いて均一な感度で
送受作用を行うことが可能となる。以上のように、本発
明によれば、広帯域化された周波数領域内の任意に選択
された周波数の超音波パルスを送受波することができ、
被検体の診断部位あるいは診断深さ等に適合した最適条
件での断層像を単一の探触子により得ることができ、ま
た探触子の交換を必要とすることなく、連続的に異なる
周波数の超音波パルスを被検体中に放射して組織特性学
的な生体組織の観察を行うことが可能となる。
Selectors 26 and 28 shown as switches in FIG. Connected. In the present invention, by selectively connecting the resonant circuits 22 and 24 to the electroacoustic transducer 10, the frequencies of the ultrasonic pulses transmitted from the electroacoustic transducer 10 become two different frequencies, and the selector 26 , 28, a desired frequency can be selected. By setting both of the frequencies within the flat frequency range of the broadband characteristic 200 shown in FIG. 2, it is possible to perform transmission and reception operations with uniform sensitivity using ultrasonic pulses of different frequencies. Become. As described above, according to the present invention, it is possible to transmit and receive ultrasonic pulses of arbitrarily selected frequencies within a wideband frequency range,
It is possible to obtain tomographic images under the optimal conditions suitable for the diagnostic site or diagnostic depth of the subject using a single probe, and it is possible to obtain continuous tomographic images at different frequencies without the need to replace the probe. By emitting ultrasonic pulses into the subject, it becomes possible to observe biological tissue in terms of tissue characteristics.

実施例においては、2個の共振回路が用いられているが
、任意の回路数を設定することができ、また連続的に共
振周波数を変化させる可変周波数共振回路とすることも
可能であり、更に選択器はつ[0 単なるスイツチのみでなく電子的に共振特性を選択する
選択器とすることも可能である。
In the embodiment, two resonant circuits are used, but any number of circuits can be set, and it is also possible to use a variable frequency resonant circuit that continuously changes the resonant frequency. The selector is not only a simple switch, but also a selector that electronically selects the resonance characteristic.

また実施例においては、単一の電気音響変換素子を用い
た構成のみが示されているが、本発明において、複数の
電気音響変換素子を平面的に配列したアレー形の探触子
の各素子に、それぞれ複数の共振回路と、複数の共振回
路を選択的に電気音響変換素子に接続する選択器とを接
続することにより、可変周波数超音波探触子を得ること
も可能である。
Further, in the embodiment, only a configuration using a single electroacoustic transducer element is shown, but in the present invention, each element of an array type probe in which a plurality of electroacoustic transducer elements are arranged in a plane. It is also possible to obtain a variable frequency ultrasonic probe by connecting a plurality of resonant circuits and a selector that selectively connects the plurality of resonant circuits to the electroacoustic transducer.

第3図には本発明に係る可変周波数超音波探触子を用い
た超音波診断装置の好適な第1実施例が示されている。
FIG. 3 shows a preferred first embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus using a variable frequency ultrasonic probe according to the present invention.

第3図において、可変周波数超音波探触子30は第1図
の構成から成り、送信器32から供給される超音波パル
ス励振信号により電気音響変換素子10から整合層12
,14を通過した超音波パルスが被検体中に送波される
In FIG. 3, a variable frequency ultrasonic probe 30 has the configuration shown in FIG.
, 14 are transmitted into the subject.

被検体から反射した反射エコーは探触子30により受波
され、受信器34により受信検波され、反射エコー信号
が輝度変調信号としてブラウン管等の表示器36へ供給
される。前述した送信器32、受信器34および表示器
36には同期制御回路38から制御信号が供給され、送
受信制御および表示器36の掃引制御が行われている。
可変周波数超音波探触子30の送波周波数を選択的に切
替制御するために、同期制御回路38の匍磨信号が切替
回路40を介して探触子30に供給され、所望の送波周
波数が選択される。第4図には切替回路40の好適な実
施例が示され、同期Tlil卿回路38の制御信号が入
力端子42からトリガ信号発生器44に供給され、この
トリガ信号がフリツプフロツプ46に印加され、フリツ
プフロツプ46のQ出力端子48を第1の選択器26へ
、そしてQ出力端子50を第2の選択器28へ接続する
ことにより、リードリレー等のあるいは半導体を用いた
アナログスイツチ等から成る両選択器26,28を選択
的にオンオフ制御することができる。
The reflected echo reflected from the subject is received by the probe 30, received and detected by the receiver 34, and the reflected echo signal is supplied as a luminance modulation signal to a display 36 such as a cathode ray tube. A control signal is supplied from a synchronization control circuit 38 to the transmitter 32, receiver 34, and display 36 described above, and transmission/reception control and sweep control of the display 36 are performed.
In order to selectively switch and control the transmission frequency of the variable frequency ultrasonic probe 30, a signal from the synchronous control circuit 38 is supplied to the probe 30 via the switching circuit 40, and the desired transmission frequency is set. is selected. A preferred embodiment of the switching circuit 40 is shown in FIG. 4, in which the control signal of the synchronous trigger circuit 38 is supplied from an input terminal 42 to a trigger signal generator 44, which trigger signal is applied to a flip-flop 46, By connecting the Q output terminal 48 of 46 to the first selector 26 and the Q output terminal 50 to the second selector 28, a double selector consisting of a reed relay or the like or an analog switch using a semiconductor, etc. 26 and 28 can be selectively turned on and off.

したがつて、第3図および第4図に示した超音波診断装
置によれば、同期制御回路38により探触子30の送波
周波数が切替制御され、実施例において、2個の異なる
送波周波数により、被検体中の深度の異なる診断部位に
好適な2種類の超音波パルスを送波することが可能とな
る。第3図および第4図に示された超音波診断装置の第
1実施例においては、異なる深度の診断部位に対して別
個の周波数の超音波パルスが送波されるため、表示器3
6上において両超音波パルスから得られる断層像を別個
に表示することが必要となり、このために、実施例にお
ける切替回路40からは両周波数に対応して表示画面を
分割するための分割X軸偏向信号が出力される。
Therefore, according to the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIGS. 3 and 4, the transmission frequency of the probe 30 is switched and controlled by the synchronous control circuit 38, and in the embodiment, two different transmission Depending on the frequency, it is possible to transmit two types of ultrasound pulses suitable for diagnosis sites at different depths in the subject. In the first embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIGS. 3 and 4, since ultrasonic pulses of different frequencies are transmitted to diagnostic sites at different depths, the display 3
6, it is necessary to display the tomographic images obtained from both ultrasonic pulses separately, and for this purpose, the switching circuit 40 in the embodiment has a dividing X-axis for dividing the display screen corresponding to both frequencies. A deflection signal is output.

すなわち、通常の単一画面用X軸偏向信号は端子52に
供給され、この偏向信号は加算器54においてフリツプ
フロツプ46のQ出力と加算され、分割X軸偏向信号と
して出力端子56から表示器36のX軸偏向入力端子に
供給される。第5図には表示器36の表示画面において
周波数の異なる2種類の超音波パルスにより得られた2
枚の断層画像の一例が示され、画像Aは超音波パルスの
送波周波数が低い場合であり、分解能は若干劣るが比較
的深い深度まで鮮明な画像を得ることができる。
That is, a normal single-screen X-axis deflection signal is supplied to a terminal 52, and this deflection signal is added to the Q output of the flip-flop 46 in an adder 54, and output from the output terminal 56 to the display 36 as a divided X-axis deflection signal. Supplied to the X-axis deflection input terminal. FIG.
An example of two tomographic images is shown, and image A is a case where the transmission frequency of the ultrasonic pulse is low, and although the resolution is slightly inferior, it is possible to obtain a clear image to a relatively deep depth.

これに対し、画像Bは高い周波数の超音波パルスにより
得られた画像であり、探触子30に近い浅い深度領域で
は極めて良好な分解能の画像となるが、探触子30から
遠い領域においては低い感度で表示が行われていること
が理解される。超音波診断装置の第1実施例では、第5
図から明らかなように、周波数の異なる超音波パルス毎
に別個の画像表示を行うので、診断装置自体の感度制御
は均一に行うことが可能となる。第6図には本発明に係
る可変周波数超音波探触子30を用いた超音波診断装置
の第2実施例が示され、第3図の実施例と同一部材には
同一符号を付して説明を省略する。第2実施例において
は、表示器36の表示画面に単一の画像を表示すること
を特徴とし、このために、超音波パルスの送波周波数を
変更しながら、各周波数において得られた反射エコー信
号を輝度変調信号として表示器36の同一画面上に重ね
合わせ表示し、各周波数に対応して超音波診断装置の感
度特性を変化させ、選択された送波周波数に対応する深
度領域の感度のみを最適値に設定して、複数回の画像重
ね合わせより、近距離から遠距離までの広範囲にわたつ
て分解能の良好な画像を得ることができる。
On the other hand, image B is an image obtained by high-frequency ultrasonic pulses, and is an image with extremely good resolution in a shallow depth region close to the probe 30, but in a region far from the probe 30. It is understood that the display is performed with low sensitivity. In the first embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus, the fifth
As is clear from the figure, since a separate image is displayed for each ultrasonic pulse having a different frequency, it is possible to uniformly control the sensitivity of the diagnostic apparatus itself. FIG. 6 shows a second embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus using a variable frequency ultrasonic probe 30 according to the present invention, and the same members as those in the embodiment of FIG. 3 are given the same symbols. The explanation will be omitted. The second embodiment is characterized in that a single image is displayed on the display screen of the display 36, and for this purpose, while changing the transmission frequency of the ultrasonic pulse, the reflected echoes obtained at each frequency are The signals are superimposed and displayed on the same screen of the display 36 as brightness modulation signals, and the sensitivity characteristics of the ultrasonic diagnostic device are changed corresponding to each frequency, so that only the sensitivity in the depth region corresponding to the selected transmission frequency is displayed. By setting the value to an optimal value and superimposing the images multiple times, it is possible to obtain images with good resolution over a wide range from short distances to long distances.

第6図において、受信器34へは可変感度制御回路58
を介して同期制御回路38の匍脚信号が供給され、送波
周波数の切替と同期して感度特性が切替制御される。
In FIG. 6, a variable sensitivity control circuit 58 is connected to the receiver 34.
A signal from the synchronous control circuit 38 is supplied through the synchronous control circuit 38, and the sensitivity characteristics are switched and controlled in synchronization with the switching of the transmission frequency.

すなわち、高い周波数の超音波パルスを用いる場合には
、遠距離の反射エコーに対して受信器34の増幅利得を
下げ、この結果、近距離反射エコーのみを強調した画像
を表示器36へ供給し、また低い周波数の超音波パルス
を用いる場合には、逆に近距離反射エコーに対して増幅
利得を下げ、遠距離反射エコーのみが表示器36に強調
して供給されるように可変感度制御回路の感度特性を選
択する。このような感度特性の選択により、全深度範囲
にわたつて良好な品質の画像を得ることができ、正確な
診断情報を得ることが可能となる。通常の場合、トリガ
信号発生器44のトリガ信号の繰返し周波数は1Vk,
であり、周波数切替により表示器36の画像にチラツキ
が生じることはなく、また感度特性の選択も増幅利得の
切替を時間に対してその変化率を適当に設定することに
より、重ね合わせ画像間の繋ぎ部の不連続を除去するこ
とが可能となる。以上説明したように、本発明に係る可
変周波数超音波探触子によれば、単一の探触子により複
数周波数の超音波パルスを送受波することができる。
That is, when using high-frequency ultrasonic pulses, the amplification gain of the receiver 34 is lowered for long-distance reflected echoes, and as a result, an image in which only short-distance reflected echoes are emphasized is supplied to the display 36. In addition, when using a low-frequency ultrasonic pulse, the variable sensitivity control circuit lowers the amplification gain for the short-distance reflected echoes so that only the long-distance reflected echoes are emphasized and supplied to the display 36. Select the sensitivity characteristics of By selecting such sensitivity characteristics, it is possible to obtain images of good quality over the entire depth range, making it possible to obtain accurate diagnostic information. Normally, the repetition frequency of the trigger signal of the trigger signal generator 44 is 1Vk,
Therefore, flickering does not occur in the image on the display 36 due to frequency switching, and sensitivity characteristics can be selected by appropriately setting the rate of change with respect to time when switching the amplification gain. It becomes possible to eliminate discontinuities in the connecting portions. As explained above, according to the variable frequency ultrasonic probe according to the present invention, it is possible to transmit and receive ultrasonic pulses of multiple frequencies using a single probe.

したがつて、診断時間を著しく短縮して実時間で詳細な
画像情報を得ることができ、また同一診断部位から異な
る周波数による画像を得ることができる。更に周波数の
相違による反射エコー強度から生体組織の特性を観察す
ることも可能となり、広範囲の超音波診断装置に用いる
ことが可能となる。本発明に係る探触子は超音波診断装
置のみでなく、他の広範囲の超音波を利用した装置に適
用することができる。
Therefore, detailed image information can be obtained in real time with a marked reduction in diagnostic time, and images at different frequencies can be obtained from the same diagnostic site. Furthermore, it becomes possible to observe the characteristics of living tissue from the reflected echo intensity due to the difference in frequency, and it becomes possible to use it in a wide range of ultrasonic diagnostic devices. The probe according to the present invention can be applied not only to ultrasound diagnostic equipment but also to a wide range of other equipment that utilizes ultrasound.

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

第1図は本発明に係る可変周波数超音波探触子の好適な
実施例を示す概略構成図、第2図は従来の探触子と本発
明に係る可変周波数超音波探触子の応答周波数特性図、
第3図は本発明に係る可変周波数超音波探触子を用いた
超音波診断装置の好な第1実施例を示すプロツク回路図
、第4図は第3図における切替回路の好適な実施例を示
すプロツク図、第5図は超音波診断装置の第1実施例に
おける表示画像の一例を示す説明図、第6図は本発明に
係る可変周波数超音波探触子を用いた超音波診断装置の
好適な第2実施例を示すプロツク図である。 10・・・・・・電気音響変換素子、12,14・・・
・・・整合層、20・・・・・・吸音材、22,24・
・・・・・共振回路、26,28・・・・・・選択回路
、音波探触子。 30・・・・・・可変周波数超
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a preferred embodiment of the variable frequency ultrasonic probe according to the present invention, and FIG. 2 shows the response frequencies of a conventional probe and the variable frequency ultrasonic probe according to the present invention. Characteristic diagram,
FIG. 3 is a block circuit diagram showing a preferred first embodiment of an ultrasound diagnostic apparatus using a variable frequency ultrasound probe according to the present invention, and FIG. 4 is a preferred embodiment of the switching circuit in FIG. 3. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a display image in the first embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus, and FIG. 6 is an ultrasonic diagnostic apparatus using the variable frequency ultrasonic probe according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a second preferred embodiment of the invention. 10... Electroacoustic conversion element, 12, 14...
... Matching layer, 20 ... Sound absorbing material, 22, 24.
... Resonance circuit, 26, 28 ... Selection circuit, sonic probe. 30...Variable frequency exceeds

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 音場媒質中に超音波パルスを送波するとともに音場
媒質からの反射エコーを受波する電気音響変換素子と、
電気音響交換素子の送受波面に貼着された整合層であつ
て電気音響変換素子の応答周波数特性を広帯域化するた
めにその層厚が電気音響変換素子の共振周波数のほぼ1
/4波長に設定されている整合層と、電気音響変換素子
から送波される超音波パルスの送波周波数を切り替える
ための複数の共振回路と、複数の共振回路を選択的に電
気音響変換素子に接続する選択器と、を含む可変周波数
超音波探触子。 2 特許請求の範囲1記載の探触子において、整合層は
複数の積層された整合層から成り、各整合層はその層厚
が電気音響変換素子の共振周波数のほぼ1/4波長に設
定されていることを特徴とする可変周波数超音波探触子
。 3 特許請求の範囲1、2のいずれかに記載の探触子に
おいて、電気音響変換素子の背面に吸音材が設けられて
いることを特徴とする可変周波数超音波探触子。
[Claims] 1. An electroacoustic transducer that transmits ultrasonic pulses into a sound field medium and receives reflected echoes from the sound field medium;
This is a matching layer attached to the wave transmitting/receiving surface of the electroacoustic exchange element, and in order to widen the response frequency characteristics of the electroacoustic transducer, the layer thickness is approximately 1 of the resonant frequency of the electroacoustic transducer.
/4 wavelength, a plurality of resonant circuits for switching the transmission frequency of the ultrasonic pulses transmitted from the electroacoustic transducer, and an electroacoustic transducer that selectively switches between the plurality of resonant circuits. a selector connected to the variable frequency ultrasound transducer; 2. In the probe according to claim 1, the matching layer is composed of a plurality of stacked matching layers, and the thickness of each matching layer is set to approximately 1/4 wavelength of the resonant frequency of the electroacoustic transducer. A variable frequency ultrasonic probe characterized by: 3. A variable frequency ultrasonic probe according to claim 1 or 2, characterized in that a sound absorbing material is provided on the back surface of the electroacoustic transducer.
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