JPH011956A - 超音波探触子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 振動子　　　〔産業上の利用分野〕 の振動　　　本発明は、超音波診断装置において被検体
に超ルとを　　音波を送信すると共に該被検体内からの
反射波を一ニン　　受信する超音波探触子に関し、特に
被検体の診断ことを　　深度の浅い部分から深い部分に
至るまで効率よく超音波を受信することができる超音波
探触子に関タンス　　する。

ンスの　　　〔従来の技術〕 、これ　　　一般に、超音波診断装置では被検体に対す
る診態を切　　断深度が深くなるにつれて、被検体内で
の超音波ンダク　　の吸収、散乱が大きくなるので、浅
い部分では高救とす　　い周波数の超音波を使用し、深
い部分では低い周触子。　　　波数の超音波を使用して
、良い超音波画像を得るタンス　　ようにしている。

ルに直　　　このため、従来は、被検体について診断し
ようとする深度に応じて、送受信特性の異なる複数の超
音波探触子をその都度材は換えることにより、使用する
超音波の周波数を変化させていた。

あるいは、超音波探触子の周波数帯域をできるだけ拡げ
て帯域の広い超音波を送信するようにすると共に、受信
回路に帯域制限フィルタを入れ、この帯域制限フィルタ
によりその通過周波数を超音波の反射波の受信時間に応
じて、高い周波数から低い周波数に順次変えて行くダイ
ナミックフィルタ法という手法が用いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような従来の超音波探触子においては、次
のような問題点があった。まず、第一の従来例では、送
受信特性の異なる複数の超音波探触子が各深度に応じて
必要となり、超音波探触子の数が多くなると共に、その
付は換えが煩雑となるものであった。また、第二の従来
例のダイナミックフィルタ法では、超音波探触子の数は
少なくなるが、その超音波探触子自身の送受信特性を変
化させているわけではないので、必ずしも各深度に応じ
て効率よく超音波を受信できるものではなかった。

そこで、本発明は、−本の超音波探触子で被検体の診断
深度の浅い部分から深い部分に至るまで効率よく超音波
を受信することができる超音波探触子を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決する本発明の手段は、第１図に示す
ように、電気信号を超音波に変換して送信すると共に受
信した超音波を電気信号に変換する振動子１と、この振
動子１に対し並列に設けられその振動を効率よく行うた
めのチューニングコイル２とを有する超音波探触子にお
いて、上記チューニングコイル２のインダクタンスＬｔ
を可変とした超音波探触子によってなされる。なお、第
１図において、符号Ｒｄはダンピング抵抗であり、符号
３は超音波探触子からの超音波の送受信を制御する超音
波送受信部（図示省略）へ接続する信号線である。

ここで、上記振動子１は一種のコンデンサとみなすこと
ができ、その静電容量をＣ０とすると、この振動子１と
チューニングコイル２との共振周波数ｆは、 ｆ＝□　・・・（１） ２ｔｃｆｉニー で表される。この共振周波数ｆは、第１図に示す超音波
探触子の回路固有のものであり、固有周波数ともいわれ
、上記超音波探触子の周波数特性をきめるものとなる。

そして、本発明においては、上記チューニングコイル２
のインダクタンスＬｔを可変とし、このインダクタンス
Ｌｔを被検体の診断深度に応じて、第２図に示すように
、浅い部分ではＬｔを小さくして共振周波数をｆ工のよ
うに高くし、深い部分ではＬｔを大きくして共振周波数
をｆ２のように低くする。これにより、超音波探触子自
身の送受信特性を変化させるようになっている。

〔作　用〕

このように構成された超音波探触子は、上記チューニン
グコイル２のインダクタンスＬＬを可変とすることによ
り、その超音波探触子の共振周波数ｆを変化させ、−本
の超音波探触子で診断深度の浅い部分では高い超音波成
分で良い分解能を得、深い部分では低い超音波成分を効
率良く受信するものである。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第３図は本発明による超音波探触子の第一の実施例を示
す回路図である。この実施例は、第１図におけるチュー
ニングコイル２のインダクタンスＬｔを可変とする手段
として、異なるインダクタンスの複数のチューニングコ
イル２ａ、２ｂ、２Ｃを並列に設け、これらのチューニ
ングコイル２８〜２ｃの並列接続の状態をアナログスイ
ッチＳＷ、、ＳＷ２により切り換えて、総合的なインダ
クタンスを変化させるようにしたものである。すなわち
、インダクタンスＬ１の第一のチューニングコイル２ａ
と、インダクタンスＬ２の第二のチューニングコイル２
ｂと、インダクタンスＬ、の第三のチューニングコイル
２Ｃとを並列に接続すると共に、第二のチューニングコ
イル２ｂのアース側に第一のアナログスイッチＳＷ□を
設け、かつ第三のチューニングコイル２Ｃのアース側に
第二のアナログスイッチＳＷ２が設けられている。そし
て、上記第一のアナログスイッチＳＷ工に接続されたコ
ントロール信号線４ａ及び第二のアナログスイッチＳＷ
２に接続されたコントロール信号線４ｂに対し、図示外
の制御回路からコントロール信号Ｓ□、Ｓ２を入力して
、上記第−及び第二のアナログスイッチｓｗ１．ｓｗ、
を順次開閉することにより、三つのチューニングコイル
２８〜２Ｃの並列接続の組み合わせを切り換え、総合的
なインダクタンスを変化させるようになっている６次に
、このように構成された超音波探触子の動作について説
明する。まず、信号線３から図示外の超音波送受信部よ
り出力される制御信号を入力し、振動子１から超音波を
送信すると共に受信する。このとき、超音波の送信と共
に診断深度、の浅い部分からの反射エコーの受信が開始
するので、コントロール信号線４ａ、４ｂから図示外の
制御回路より出力される第一のコントロール信号Ｓ□及
び第二のコントロール信号Ｓ２をそれぞれ入力する。す
なわち、第４図（ａ）〜（ｃ）に示すように、超音波打
ち出し後の時間の経過と共にＨ（ハイ）とＬ（ロー）が
切り換わる信号を入力し、トＩのときはアナログスイッ
チＳＷ工、ＳＷ、をオンとし、Ｌのときはアナログスイ
ッチｓｗ、、ｓｗ。

をオフとするように制御する。そして、超音波打ち出し
直後で浅い部分からの反射エコーを受信する時刻し、で
は、第−及び第二のコントロール信号Ｓ□、Ｓ２は共に
Ｈであるので、第５図に示すように、第−及び第二のア
ナログスイッチＳＷ、。

ＳＷ２は共にオンとなる。従って、第３図において、第
一〜第三のチューニングコイル２ａ〜２Ｃがすべて並列
に接続され、それぞれのインダクタンスＬ１．　Ｌ、、
　Ｌ、を並列接続した結果の総合的なインダクタンス（
第１図のインダクタンスＬｔに相当する）は最小となる
。この結果、前記第（１）式から明らかであり第５図に
も示すように。

このときの共振周波数ｆは最大となる。

次に、上記時刻ｔ、のときよりも深い部分からの反射エ
コーを受信する時刻ｔ２では、第一のコントロール信号
Ｓ１はＬであり、第二のコントロール信号Ｓ２はＨであ
るので、第５図に示すように、第一のアナログスイッチ
ＳＷ、はオフとなり、第二のアナログスイッチＳＷ２は
オンとなる。従って、第３図において、第一のチューニ
ングコイル２ａと第三のチューニングコイル２Ｃとが並
列に接続され、それらのインダクタンスＬ、、Ｌ３を並
列接続した結果の総合的なインダクタンス（Ｌｔ）は前
回よりも大きくなる。この結果、このときの共振周波数
ｆは、第（１）式により前回よりも小さくなる。

次に、上記時刻ｔ２のときよりもさらに深い部分からの
反射エコーを受信する時刻ｔ３では、第一のコントロー
ル信号Ｓ１はＨであり、第二のコントロール信号Ｓ２は
Ｌであるので、第５図に示すように、第一のアナログス
イッチＳＷ１はオンとなり、第二のアナログスイッチＳ
Ｗ２はオフとなる、従って、第３図において、第一のチ
ューニングコイル２ａと第二のチューニングコイル２ｂ
とが並列に接続され、それらのインダクタンスＬ１、Ｌ
２を並列接続した結果の総合的なインダクタンス（Ｌｔ
）は前回よりもさらに大きくなる（ただし、Ｌｘ　＞　
Ｌ　３とする）。この結果、このときの共振周波数ｆは
、第（１）式により前回よりもさらに小さくなる。

次に、超音波の打ち出しを終了する直前で最も深い部分
からの反射エコーを受信する時刻し、では、第−及び第
二のコントロール信号Ｓ□、Ｓ２は共にＬであるので、
第５図に示すように、第−及び第二のアナログスイッチ
ｓｗ１．ｓｗ、は共にオフとなる。従って、第３図にお
いて、第一のチューニングコイル２ａのみが接続され、
このインダクタンスＬ１のみによって総合的なインダク
タンス（Ｌｔ）が決定され、その値は今までで一番大き
く最大となる。この結果、このときの共振周波数ｆは、
第（１）式により前回よりもさらに小さくなり、最小と
なる。

このようにして、超音波の打ち出し後の時間経過と共に
、被検体の診断深度の浅い部分から深い部分へと移行し
て受信するに従って第−及び第二のアナログスイッチＳ
Ｗ工、ＳＷ２を適宜オン、オフさせることにより、第一
〜第三のチューニングコイル２８〜２ｃの総合的なイン
ダクタンス（Ｌｔ）を順次大きくすることができる。こ
の結果。

共振周波数ｆを変化させ、診断深度の浅い部分では高い
超音波成分で良い分解能を得、深い部分では低い超音波
成分を効率良く受信することができる。

なお、第３図においては、三つのチューニングコイル２
ａ〜２ｃを並列に設けたものとして示したが、本発明は
これに限らず、二つのチューニングコイルまたは四つ以
上のチューニングコイルを並列に設け、これらのチュー
ニングコイルの並列接続の状態を一個または三個以上の
アナログスイッチにより切り換えて、総合的なインダク
タンスを変化させるようにしてもよい。

第６図は本発明の第二の実施例を示す回路図である。こ
の実施例は、第３図における第−及び第二のアナログス
イッチｓｗ１．ｓｗ２をそれぞれ第−及び第二のダイオ
ードスイッチＤ□ｔＤ２で置き換えたものである。なお
、第６図において、符号Ｃｃは第二及び第三のチューニ
ングコイル２ｂ。

２ｃにそれぞれ接続され交流のみを通すカップリングコ
ンデンサであり、符号Ｒ，，Ｒ２は抵抗である。そして
、コントロール信号線４ａ、４ｂから図示外の制御回路
より出力される第−及び第二のコントロール信号Ｓ工、
Ｓ２をそれぞれ入力し、第４図（ａ）〜（ｃ）に示すと
同様に超音波打ち出し後の時間の経過と共にＨとＬが切
り換わるバイアス電流を第−及び第二のダイオードスイ
ッチＤ１、Ｄ２に導通することにより、第５図に示すア
ナログスイッチＳＷ□、ＳＷ２と同様に上記ダイオード
スイッチＤ、、Ｄ２のオン、オフを制御する。この結果
、第３図に示す実施例と全く同様にして、異なるインダ
クタンスＬ、、　Ｌ２．　Ｌ、の三つのチューニングコ
イル２ａ、２ｂ、２ｃの並列接続の状態を切り換えて総
合的なインダクタンス（Ｌｔ）を変化させることができ
る。この場合は、第３図の実施例に比して総合的なイン
ダクタンス（Ｌｔ）をなめらかに変化させることができ
る。なお、この実施例の場合も、二つのチューニングコ
イルまたは四つ以上のチューニングコイルを並列に設け
、これらのチューニングコイルの並列接続の状態を一個
または三個以上のダイオードスイッチにより切り換えて
、総合的なインダクタンスを変化させるようにしてもよ
い。

第７図は本発明の第三の実施例を示す回路図である。こ
の実施例は、振動子１に対して並列に設けられたチュー
ニングコイル２に直流′ｉｌ！流を流すことによりその
コア材に強制的に磁気飽和を起こし、そのインダクタン
スＬを変化させるようにしたものである。すなわち、チ
ューニングコイル２のコア材は、そのチューニングコイ
ル２に流れる電流がある一定以上になると磁気飽和を起
こし。

これにより上記チューニングコイル２のインダクタンス
Ｌが見かけ上小さくなる性質があるので、これを利用す
るものである。なお、第７図において、符号Ｃｃはチュ
ーニングコイル２に接続され交流のみを通すカップリン
グコンデンサであり、符号Ｒは抵抗である。そして、コ
ントロール信号線５から図示外の制御回路より出力され
る直流電流ｉを入力し、この直流電流ｉを上記チューニ
ングコイル２に流すことにより、そのコア材に強制的に
磁気飽和を起こし、第５図に示すと同様に、診断深度が
浅い部分から深い部分へ移行するに従って上記チューニ
ングコイル２のインダクタンスＬを最小の値から最大の
値まで変化させることができる。この場合は、第３図及
び第６図の実施例に比して部品点数を削減することがで
きる。なお。

第８図に示すように、上記の磁気飽和によりインダクタ
ンスＬが可変とされたチューニングコイル２に対して、
インダクタンスし。が固定とされた他のチューニングコ
イル２′を並列に設けてもよい。

なお、以上の説明においては、振動子１は一個として図
示し説明をしたが５本発明機械走査型のものに限らず、
多数の振動子（振動子素子）１゜１、・・・を一定の間
隔で列状に並入フェーズドアレイ形とした電子走査型の
超音波探触子にも同様に適用できるものである。この場
合は、第３図及び第６図、第７図、第８図に示す回路と
同じものが多数同一の超音波探触子内に組み込まれるこ
ととなる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、超音波の打ち出
し後の時間経過と共に、被検体の診断深度の浅い部分か
ら深い部分へと移行して受信するに従ってチューニング
コイルのインダクタンスを順次変化させることにより、
振動子と上記チューニングコイルとの共振周波数を変化
させることができる。従って、超音波探触子自身の送受
信特性を被検体の診断深度に応じて変化させることがで
きる。このことから、−本の超音波探触子で診断深度の
浅い部分から深い部分に至るまで効率よく超音波を受信
することができ、浅い部分では高い超音波成分で良い分
解能を得、深い部分では低い超音波成分を効率良く受信
すＺことができる。従って１診断価値の高い超音波画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波探触子の基本原理を示す回
路図、第２図はチューニングコイルのインダクタンスの
変化により共振周波数が変化する状態を示すグラフ、第
３図は本発明の第一の実施例を示す回路図、第４図は第
−及び第二のコントロール信号を示すタイミング線図、
第５図は診断深度の変化に応じてインダクタンスが変化
すると共に共振周波数が変化する状態を示す動作説明図
。 第６図は本発明の第二の実施例を示す回路図、第７図は
本発明の第三の実施例を示す回路図、第８図はその変形
例を示す回路図である。 １・・・振動子、　　２．２’　、２ａ〜２Ｃ・・・チ
ューニングコイル、　３・・・信号線、　４ａ、４ｂ、
５・・・コントロール信号線、　　Ｌ、Ｌ、、Ｌ１〜Ｌ
３，５Ｌｔ・・・チューニングコイルのインダクタンス
、　　′ＳＷ工、ＳＷ、・・・アナログスイッチ（切換
スイッチ）、　　Ｄ、、Ｄ、・・・ダイオードスイッチ
（切換スイッチ）、　　Ｓｌ、Ｓ、・・・コントロール
信号、　　ｉ・・・直流電流。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気信号を超音波に変換して送信すると共に受信
   した超音波を電気信号に変換する振動子と、この振動子
   に対し並列に設けられその振動を効率よく行うためのチ
   ューニングコイルとを有する超音波探触子において、上
   記チューニングコイルのインダクタンスを可変としたこ
   とを特徴とする超音波探触子。
2. （２）上記チューニングコイルのインダクタンスを可変
   とする手段は、異なるインダクタンスの複数のチューニ
   ングコイルを並列に設け、これらのチューニングコイル
   の並列接続の状態を切換スイッチにより切り換えて総合
   的なインダクタンスを変化させるものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の超音波探触子。
3. （３）上記チューニングコイルのインダクタンスを可変
   とする手段は、チューニングコイルに直流電流を流すこ
   とによりそのコア材に強制的に磁気飽和を起こし、その
   インダクタンスを変化させるものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の超音波探触子。