JPS639428A - Ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe

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Publication number
JPS639428A
JPS639428A JP15382286A JP15382286A JPS639428A JP S639428 A JPS639428 A JP S639428A JP 15382286 A JP15382286 A JP 15382286A JP 15382286 A JP15382286 A JP 15382286A JP S639428 A JPS639428 A JP S639428A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aperture
elements
ultrasonic probe
ultrasonic
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP15382286A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
安藤 元善
為積 良郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Medical Systems Ltd filed Critical Yokogawa Medical Systems Ltd
Priority to JP15382286A priority Critical patent/JPS639428A/en
Publication of JPS639428A publication Critical patent/JPS639428A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は複数の振動子のエレメントからなり、各エレメ
ントに適当な遅延操作を与えることにより超音波ビーム
を形成する超音波探触子の開口の構成の改善に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention is an ultrasonic probe that is composed of a plurality of transducer elements and that forms an ultrasonic beam by applying appropriate delay operations to each element. Concerning improvements to the configuration of.

(従来の技術) パルス超音波を利用した超音波診断装置は、超音波探触
子から送波された超音波パルスと、被検体内から反射さ
れて超音波探触子が受波した反射パルスとの時間差によ
り反射点の超音波探触子がらの距離を知り、その振幅に
よって反射点及び反射点に至る部分の減衰度を知って診
断する装置である。この超音波診断装置に用いる超音波
探触子では、多数の週勤子エレメントが一定のピッチで
並べられており、例えばリニヤスキャンなどの走査方法
では多数のエレメント中一定の数のエレメントを利用し
て、ある開口の送受信探触子とし、その開口を逐次移動
して広い範囲の走査を行っている。この場合、その間口
内の各エレメントに適当な遅延操作を与えることにより
ビーム整合をとり、対染目標点で最良状態を得るように
している。
(Prior art) Ultrasonic diagnostic equipment that uses pulsed ultrasound uses ultrasound pulses transmitted from an ultrasound probe and reflected pulses reflected from the subject's body and received by the ultrasound probe. This device diagnoses by knowing the distance from the ultrasonic probe to the reflection point based on the time difference between the reflection point and the amplitude, and the attenuation degree of the reflection point and the portion leading to the reflection point based on the amplitude. In the ultrasonic probe used in this ultrasonic diagnostic device, a large number of weekly elements are arranged at a constant pitch. For example, in a scanning method such as linear scan, a fixed number of elements are used among the many elements. The transmitter/receiver probe has a certain aperture, and the aperture is sequentially moved to scan a wide range. In this case, beam alignment is achieved by applying appropriate delay operations to each element within the opening to obtain the best condition at the counter-contamination target point.

第5図は超音波探触子のエレメントの配置を示す図で、
(イ)図はエレメントの配置状態を示した図、(ロ)図
は1エレメント内を拡大した図である。図において、1
は被検体に送受波するエレメントで、2は全エレメント
の内、同時に送受波する開口である。この開口2によっ
て1音線が形成される。(ロ)図において、3はエレメ
ント1をサブダイシングして得られた微素子である。従
来、音線を形成するのに、診断部位の体表からの深さに
応じて間口2の幅を変えている。即ち、診断部位が体表
から浅い場合には開口2の幅を狭くして走査方向の分解
能をよくし、深い場合には深さ方向に対する分解能を上
げるために開口2の幅を広くしている。
Figure 5 is a diagram showing the arrangement of elements of an ultrasonic probe.
Figure (a) shows the arrangement of elements, and figure (b) is an enlarged view of one element. In the figure, 1
2 is an element that transmits and receives waves to the subject, and 2 is an opening among all elements that transmits and receives waves at the same time. This opening 2 forms one sound ray. (b) In the figure, 3 is a microelement obtained by sub-dicing element 1. Conventionally, when forming sound rays, the width of the opening 2 is changed depending on the depth from the body surface of the diagnostic site. That is, when the diagnostic site is shallow from the body surface, the width of the aperture 2 is narrowed to improve the resolution in the scanning direction, and when the diagnostic site is deep, the width of the aperture 2 is widened to increase the resolution in the depth direction. .

しかしながら、エレメント1のビーム幅は放射超音波の
波長に比例しエレメントの幅に反比例するため、エレメ
ントの幅によってそのビーム幅は決まり、従ってエレメ
ントの幅が変わらなければ対電目標点の位置によって開
口の幅の最大値は決まってしまう。第6図はその状態を
示す図である。
However, since the beam width of element 1 is proportional to the wavelength of the emitted ultrasound and inversely proportional to the width of the element, the beam width is determined by the width of the element, and therefore, if the width of the element does not change, the aperture depends on the position of the target point. The maximum width of is fixed. FIG. 6 is a diagram showing this state.

図において、2は超音波探触子の開口、4は超音波ビー
ムを絞って集中させた対象目標点である。
In the figure, 2 is an aperture of the ultrasonic probe, and 4 is a target point on which the ultrasonic beam is focused.

θは見込み角と称せられる角で、最端部のエレメント1
の広がり角によって決まる角である。
θ is the angle called the prospect angle, and the endmost element 1
is the angle determined by the spread angle of .

(発明が解決しようとする問題点) 診断部位が深くなると深さ方向の分解能を上げるために
開口2を広く取る必要があるが、前述のように最端部の
エレメント1の指向特性により開口2が決まってしまう
ので、広い開口2で使用するためには第6図の見込み角
θを大きくする必要がある。エレメント1のビーム幅は
既述のようにエレメント1の幅に反比例するため、エレ
メント1を微素子にして個別に励振すれば、ビーム幅が
広がり大きな見込み角が得られ、開口を大きくすること
ができる。このように広い開口で使うためにエレメント
1を微素子に分割して使用すると、多数の微素子3を同
時に駆動しなければならず、所要送受信回路数が増し、
大規模な装置になってしまっていた。
(Problem to be Solved by the Invention) When the diagnostic site becomes deeper, it is necessary to make the aperture 2 wider in order to increase the resolution in the depth direction. is determined, so in order to use it with a wide aperture 2, it is necessary to increase the viewing angle θ shown in FIG. As mentioned above, the beam width of element 1 is inversely proportional to the width of element 1, so if element 1 is made into a small element and excited individually, the beam width will be expanded and a large angle of view can be obtained, making it possible to enlarge the aperture. can. If the element 1 is divided into microelements for use with such a wide aperture, a large number of microelements 3 must be driven at the same time, which increases the number of transmitter/receiver circuits required.
It had become a large-scale device.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、開口を広く取って深い部分の診断を分解能良く行いな
がら、送受信回路の所要数を増加させないで超音波診断
装置の規模を小形化することのできる超音波探触子を実
現することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to reduce the scale of an ultrasonic diagnostic apparatus without increasing the number of transmitter/receiver circuits, while diagnosing deep areas with good resolution by widening the aperture. The aim is to realize an ultrasonic probe that can be

(問題点を解決するための手段) 前記した問題点を解決する本発明は、複数の振動子のエ
レメントからなり、各エレメントに適当な遅延操作を与
えることにより超音波ビームを形成する超音波探触子に
おいて、エレメントを複数の微素子に分割し、各微素子
を切替手段を介して接続し、切替手段のオンオフにより
動作機素子数を加減して指向特性を変化させるようにし
たことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention, which solves the above-mentioned problems, is an ultrasonic probe that is composed of a plurality of transducer elements and forms an ultrasonic beam by applying an appropriate delay operation to each element. The tactile element is characterized in that the element is divided into a plurality of microelements, each microelement is connected via a switching means, and the number of actuating elements is changed by turning on and off the switching means to change the directional characteristics. That is.

(作用) 開口の端部の励撮微素子を中心部に比べて少なくし、診
断部位が深くなっても送受信回路の所要数を増やさずに
開口を広くして分解能を上げる。
(Function) The number of excitation fine elements at the end of the aperture is reduced compared to the center, and even if the diagnosis site becomes deep, the aperture is widened and resolution is increased without increasing the required number of transmitting/receiving circuits.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す超音波探触子のエレメ
ントの構成図である。図において、21は1個の送受信
回路(図示せず)に接続されている単位エレメントで、
16個のエレメント21で開口22が形成されており、
開口22内の各エレメント21は送受信回路T / R
o〜T/R・5に接続されている。23はエレメント2
1を5分割した微素子で、各微素子23はそれぞれ高耐
圧のスイッチ24を介して接続されている。エレメント
21の細部を第2図に示す。図において、第1図と同じ
部分には同じ符号を付しである。スイッチ24は開口コ
ントロール用のメモリからのコントロール信号を受けて
オン・オフされる。スイッチ24の固定端子側は送受信
回路に接続されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of elements of an ultrasonic probe showing an embodiment of the present invention. In the figure, 21 is a unit element connected to one transmitting/receiving circuit (not shown),
An opening 22 is formed by 16 elements 21,
Each element 21 within the aperture 22 is a transmitting/receiving circuit T/R.
Connected to o~T/R・5. 23 is element 2
The micro-elements 23 are each divided into five parts, and each micro-element 23 is connected via a high-voltage switch 24. Details of element 21 are shown in FIG. In the figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. The switch 24 is turned on and off in response to a control signal from an aperture control memory. The fixed terminal side of the switch 24 is connected to a transmitting/receiving circuit.

スイッチ24が全部オンのときは送受信回路は1個のみ
なので、微素子に分割されているにも拘らずエレメント
21が超音波ビームを放射する場合とビーム幅は同じで
ある。エレメント21をサブダイシングして微素子23
にした場合は、振動モードは厚み振動なので発振周波数
は変化しない。
When all the switches 24 are on, there is only one transmitting/receiving circuit, so the beam width is the same as when the element 21 emits an ultrasonic beam, even though it is divided into fine elements. The element 21 is sub-diced to form a fine element 23.
When set to , the vibration mode is thickness vibration, so the oscillation frequency does not change.

このように接続したエレメント21は微素子を5つに分
割した例をとると4つのモードが可能になる。但し、エ
レメント21の中心は音響学的なピッチに関係し、遅延
操作を行うためにピッチを一定させるのが便利なので、
各モードは中央を中心とする対称な配置とする必要があ
る。4つのモードを第3図に示す。図において、第2図
と同じ符号を付しである。前述のように中央を中心とし
て対称に配置する必要があるので、とり1りるモードは
、全チャネルオフ、1チヤネルオン、3チヤネルオン、
全チャネルオフの4つのモードである。
The element 21 connected in this way allows four modes if we take an example in which the microelement is divided into five parts. However, the center of the element 21 is related to the acoustic pitch, and it is convenient to keep the pitch constant in order to perform delay operations.
Each mode must be arranged symmetrically around the center. The four modes are shown in FIG. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 2 are given. As mentioned above, it is necessary to arrange them symmetrically around the center, so the following modes are: all channels off, 1 channel on, 3 channels on,
There are four modes: all channels off.

第1図に戻って、25 ci開口22の中央部の8個の
エレメント27からなるグループで、各エレメント21
は全チャネルオンのモードである。26はグループ25
の両側の各2i[1!lのエレメント21からなる41
11i1のエレメント21のグループで、エレメント2
1は3チヤネルオンのモードである。
Returning to FIG. 1, in the group of eight elements 27 in the center of the 25 ci opening 22, each element 21
is the mode where all channels are on. 26 is group 25
Each 2i[1! 41 consisting of 21 elements of l
In the group of element 21 of 11i1, element 2
1 is a 3-channel on mode.

27はグループ26の外側の各2個のエレメント21か
らなる4個のエレメント21のグループで、1チiネル
オンのモードにしである。
27 is a group of four elements 21 each consisting of two elements 21 outside the group 26, and is in a one channel mode.

破線で示したグループ25a 、26a 、27aはそ
れぞれ前記のグループ25.26.27に対応しており
、開口22からの超音波放射後、音線を移動させて開口
22aから放射する時のエレメント21のグループで、
新たにグループ25aに属するエレメントは全チャネル
オンになるようにコントロール信号によってスイッチ2
4を切替える。グループ26a、グループ27aの場合
も同様にグループ2G、グループ27のモードに切替え
る。
Groups 25a, 26a, and 27a indicated by broken lines correspond to the aforementioned groups 25, 26, and 27, respectively, and the elements 21 when the sound ray is moved and radiated from the aperture 22a after the ultrasonic wave is radiated from the aperture 22. In a group of
The element that newly belongs to group 25a is set to switch 2 by a control signal so that all channels are turned on.
Switch 4. In the case of groups 26a and 27a, the modes are similarly switched to groups 2G and 27.

次に上記実施例の動作を説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.

診断を開始すると、開口22から超音波ビームが放射さ
れるように送受信回路から送信信号が送られ、エレメン
ト21を励振する。グループ25は全チャネルオンなの
でエレメント21は単一エレメントのように動作し、ビ
ーム幅は狭いが放射エネルギーの大きい超音波を放射し
ている。グループ26は3チヤネルオンなので、放射エ
ネルギーは若干少ないが(60%)、ビーム幅の梢広い
超音波を放射している。グループ27は1チヤネルオン
なのでビーム幅が広く、所望の見込み角θを取り(qて
、必要な深さの部位の診断をすることができる。次の段
階では音線はエレメント21の1111i1分だけ右に
移動し、従って、エレメント21のグループ258.2
6a 、27aの位置に移動し、スイッチ24はコント
ロール用メモリからの信号によって前記のグループを形
成するようにオンオフ動作を行う。診断部位の深さが浅
くなれば、例えば第4図のような間口22の構成にする
。図において、第1図と同じ部分に同じ符号を付しであ
る。診断部位が浅い場合は、図のように全チャネルオン
のエレメント21を111.3チヤネルオンのエレメン
ト21を4個の構成にする。この場合も各モードのエレ
メント21の配置は開口22の中心に対称に配置するも
のである。
When diagnosis is started, a transmission signal is sent from the transmitting/receiving circuit so that an ultrasonic beam is emitted from the aperture 22, and the element 21 is excited. Since all channels of group 25 are on, element 21 operates like a single element and emits ultrasonic waves with a narrow beam width but high radiant energy. Since group 26 is 3-channel on, the radiation energy is slightly less (60%), but it emits ultrasonic waves with a wide beam width. Group 27 has one channel on, so it has a wide beam width, and by taking the desired viewing angle θ(q), it is possible to diagnose the area at the required depth.In the next step, the sound ray is moved to the right of element 21 by 1111i1. and therefore group 258.2 of element 21
The switches 24 are moved to positions 6a and 27a, and the switches 24 are turned on and off in response to signals from the control memory to form the aforementioned groups. If the depth of the diagnostic site is shallow, the opening 22 is configured as shown in FIG. 4, for example. In the figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. If the diagnostic site is shallow, the element 21 with all channels on is 111.3 elements 21 with all channels on are configured as four as shown in the figure. In this case as well, the elements 21 for each mode are arranged symmetrically about the center of the aperture 22.

以上述べたように各エレメント21を微素子23に分割
し、スイッチ24を介して接続し、スイッチ24のオン
オフをコントロールすることにより、送受信回路の数を
増やすことなく広い開口をV7ることができる。特にコ
ンベックスプローブ等リニアプローブより、見込み角が
重要となるものには有効である。
As described above, by dividing each element 21 into microelements 23, connecting them via the switch 24, and controlling the on/off of the switch 24, a wide aperture can be achieved without increasing the number of transmitter/receiver circuits. . It is particularly effective for applications where the viewing angle is more important than linear probes such as convex probes.

尚、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例
えばエレメント21内の接続を常に対称としたとき、エ
レメント21の接続を第7図のようにすることにより、
スイッチの所要数を減らすことができる。
Note that the present invention is not limited to this embodiment. For example, when the connections within the element 21 are always symmetrical, by making the connections of the element 21 as shown in Fig. 7,
The number of switches required can be reduced.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、振動子エレ
メントを微素子に分割し、それぞれをスイッチを介して
接続し、スイッチのオンオフを適当に選ぶことにより、
送受信回路を増やすことなり、開口を広くとることがで
きるようになり、従って、超音波診断装置の規模を小形
化することかでき、深い部位の診断を良好な分解能で行
うことができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, by dividing the vibrator element into microelements, connecting each of them via a switch, and appropriately selecting on/off of the switch,
By increasing the number of transmitter/receiver circuits, the aperture can be made wider, and the scale of the ultrasonic diagnostic apparatus can therefore be reduced, allowing diagnosis of deep parts with good resolution.

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

第1図は本発明の一実施例の超音波探触子のエレメント
の構成図、第2図はエレメントの細部を示す図、第3図
は微素子の接続のモードを示す図、第4図は開口のエレ
メント構成の他の実施例の図、第5図(イ)は超音波探
触子のエレメントの配置を示す図で、〈口)は1エレメ
ントを拡大した図、第6図は目標対象点と開口との関係
を示す図で、第7図はエレメント内の接続を変更した他
の実施例の図である。 1.21・・・エレメント 2.22.22a・・・開口 3.23・・・微素子 24・・・スイッチ 25.25a・・・全チャネルオンのエレメントグルー
プ 26.268・・・3チヤネルオンのエレメントグルー
プ 27.27a・−・1チヤネルオンのエレメントグルー
プ 特許出願人 横河メディカルシステム株式会社第6図 フ 2I開口 41対慶目騨点 θI見込み角 21iエレメント 23i@齋子 24iスイッチ
Fig. 1 is a configuration diagram of an element of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing details of the element, Fig. 3 is a diagram showing the mode of connection of microelements, and Fig. 4 is a diagram showing the details of the element. is a diagram of another example of the element configuration of the aperture, Figure 5 (a) is a diagram showing the arrangement of the elements of the ultrasonic probe, <mouth> is an enlarged view of one element, and Figure 6 is the target. This is a diagram showing the relationship between the target point and the aperture, and FIG. 7 is a diagram of another embodiment in which the connections within the elements are changed. 1.21...Element 2.22.22a...Aperture 3.23...Small element 24...Switch 25.25a...Element group with all channels on 26.268...3 channels on Element group 27.27a...1 Channel-on element group Patent applicant Yokogawa Medical Systems Co., Ltd. Figure 6 F2I opening 41 vs. key point θI viewing angle 21i Element 23i @ Saiko 24i Switch

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数の振動子のエレメントからなり、各エレメントに適
当な遅延操作を与えることにより超音波ビームを形成す
る超音波探触子において、エレメントを複数の微素子に
分割し、各微素子を切替手段を介して接続し、切替手段
のオンオフにより動作微素子数を加減して指向特性を変
化させるようにしたことを特徴とする超音波探触子。
In an ultrasonic probe that consists of a plurality of transducer elements and forms an ultrasonic beam by applying an appropriate delay operation to each element, the element is divided into a plurality of microelements, and each microelement is connected to a switching means. 1. An ultrasonic probe characterized in that the directivity characteristics are changed by adjusting the number of operating microelements by turning on and off a switching means.
JP15382286A 1986-06-30 1986-06-30 Ultrasonic probe Pending JPS639428A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15382286A JPS639428A (en) 1986-06-30 1986-06-30 Ultrasonic probe

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JP15382286A JPS639428A (en) 1986-06-30 1986-06-30 Ultrasonic probe

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JP (1) JPS639428A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012152317A (en) * 2011-01-25 2012-08-16 Fujifilm Corp Ultrasound probe and ultrasound diagnostic apparatus
US8864460B2 (en) 2011-08-26 2014-10-21 Dyson Technology Limited Bearing assembly
US9624940B2 (en) 2009-02-24 2017-04-18 Dyson Technology Limited Rotor assembly
DE112022000189T5 (en) 2021-02-09 2023-09-14 Ihi Corporation Electric compressor

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