超音波探触子及び超音波診断装置
【課題】バッキング部材の背面に伝熱部材を押圧接着するとともに、組立冶具を大型化することなく、組立工程を煩雑化することなく、放熱効果を向上する。
【解決手段】複数の振動子９の背面に接着されたバッキング部材１１と、複数の振動子９とバッキング部材１１を収容するヘッド部３１に一体形成された把持部３３とを有するケース１３と、バッキング部材１１に接着された伝熱部材とを備え、ヘッド部３１のケース１３は、複数の振動子９の超音波送受信面側に開口を有し、伝熱部材は、ヘッド部に位置された背面伝熱部材４１と、背面伝熱部材４１の背面に熱的に接続されてヘッド部３１から把持部３３にわたって収容された背面伝熱部材４３とからなり、背面伝熱部材４３が背面伝熱部材４１の背面にねじ５１で固定される超音波探触子。
【解決手段】複数の振動子９の背面に接着されたバッキング部材１１と、複数の振動子９とバッキング部材１１を収容するヘッド部３１に一体形成された把持部３３とを有するケース１３と、バッキング部材１１に接着された伝熱部材とを備え、ヘッド部３１のケース１３は、複数の振動子９の超音波送受信面側に開口を有し、伝熱部材は、ヘッド部に位置された背面伝熱部材４１と、背面伝熱部材４１の背面に熱的に接続されてヘッド部３１から把持部３３にわたって収容された背面伝熱部材４３とからなり、背面伝熱部材４３が背面伝熱部材４１の背面にねじ５１で固定される超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子及び超音波診断装置に係り、特に、超音波探触子と被検体との接触面の温度上昇を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超音波診断に用いられる超音波探触子は、安全性確保のため、超音波探触子と被検体との接触面の温度が所定値以下に規制されている。そのため、この規制を満たすように超音波の送信電圧を低くすることが提案されていた。一方、超音波診断装置の診断領域、特に深さ方向を拡大するため、超音波の送信電圧を高くすることが要望されている。そこで、超音波の送信電圧を高くすることによる接触面の温度上昇を抑制する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の技術は、振動子で発生した熱の放熱を促進するため、複数の振動子と、この振動子の背面側に設置されるバッキング部材の間に第1の伝熱部材を設け、この第1の伝熱部材と熱的に接続される第２の伝熱部材をバッキング部材の周辺に設けることが提案されている。これにより、振動子で発生した熱を第1の伝熱部材と第２の伝熱部材に伝熱して放熱できるから、超音波探触子と被検体との接触面の温度上昇を抑制できるとしている。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術は、伝熱部材がバッキング部材の周辺にしかないので伝熱面積が小さく、超音波の送信電圧をあまり高くできないという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２の技術は、複数の振動子の背面にバッキング部材を接着し、複数の振動子とバッキング部材をＴ字状のケースのヘッド部に収容するとともに、ケースのヘッド部から把持部に渡って収容されるＴ字状の伝熱部材を、バッキング部材の背面に接着することが提案されている。これによれば、特許文献１に比べて伝熱面積が大きいから超音波の送信電圧をより高くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４２０９５４号公報
【特許文献２】特許第４４０８８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、超音波探触子を組み立てるときは、振動子やバッキング部材などの部材に接着材を塗布して互いに押圧して接着し、超音波探触子の音響特性を確保するようにしている。したがって、引用文献２の技術のように、バッキング部材にＴ字状の伝熱部材を接着させるときは、組立治具が大型になるとともに、作業が煩雑になるという問題がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、バッキング部材の背面に伝熱部材を押圧接着するとともに、組立治具を大型化することなく、かつ、組立工程を煩雑化することなく、放熱効果を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、複数の振動子と、複数の振動子の背面に接着されたバッキング部材と、複数の振動子とバッキング部材を収容するヘッド部とこのヘッド部の背面側に一体形成された把持部とを有してなる樹脂製のケースと、バッキング部材の背面に接着されてヘッド部から把持部にわたって収容された伝熱部材とを備え、ヘッド部のケースは、複数の振動子の超音波送受信面側に開口を有して形成されてなる超音波探触子において、伝熱部材は、バッキング部材の背面に接着されてヘッド部に位置された第１の伝熱部材と、第１の伝熱部材の背面に熱的に接続されてヘッド部から把持部にわたって収容された第２の伝熱部材とからなり、第２の伝熱部材は第１の伝熱部材の背面にねじで固定されていることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明は、バッキング部材に熱的に接続される伝熱部材を第１の伝熱部材と第２の伝熱部材の２つに分け、第1の伝熱部材をバッキング部材に押圧接着し、第２の伝熱部材を把持部にまで延在させ、第１と第２の伝熱部材をねじで固定したことを特徴とする。これによれば、組立治具を大型化することなく、バッキング部材に直接接する第1の伝熱部材をバッキング部材に押圧接着できるから、バッキング部材における音響特性を確保できる。そして、第２の伝熱部材をねじ止めで固定したので、把持部にまで延在させた第２の伝熱部材を押圧接着する組立治具が不要となり、かつ、組立作業が容易である。さらに、振動子で発生した熱は、第１の伝熱部材からベース部のケースに伝熱させて外部に放熱できる。また、第1の伝熱部材と熱的に接続した伝熱面積の大きな第２の伝熱部材からもベース部と把持部のケースに伝熱させて外部に放熱できる。したがって、超音波の送信電圧を高くすることによる被検体との接触面の温度上昇を抑制できる。なお、伝熱部材は、例えば、銅やアルミニウムなどの金属やカーボングラファイトなど伝熱係数の大きな材料で形成できる。この場合において、ケースと第２の伝熱部材をＴ字状に形成することができる。
【００１１】
また、複数の振動子、バッキング部材、第１と第２の伝熱部材と、ケースとの間に形成される空間に樹脂を充填することができる。これによれば、ケースと第1及び第２の伝熱部材とが樹脂によって熱的に密に接続されるから、第1及び第２の伝熱部材からケースへの伝熱を促進できる。なお、伝熱係数の高い樹脂を充填することはいうまでもない。
【００１２】
また、バッキング部材の少なくとも長手方向の側面に第３の伝熱部材を接着することができる。これによれば、伝熱面積を一層大きく確保できるから、被検体との接触面の温度上昇を一層抑制できる。なお、第３の伝熱部材としてヒートパイプを用いることができれば、されに伝熱を促進して接触面への温度上昇を抑制できる。
【００１３】
また、ケースの内面に電磁波のシールド層を形成する場合、第１、第２及び第３の伝熱部材の少なくとも１つに電磁波のシールド層を接触させることができる。これによれば、ケースと伝熱部材とを伝熱係数の大きなシールド層で熱的に接続できるから、伝熱部材からケースへの伝熱を促進できる。
【００１４】
また、バッキング部材を少なくとも２層に分割し、バッキング部材の層間に第４の伝熱部材を挿入して接着することができる。これによれば、バッキング部材における超音波の減衰によって生じた熱を、バッキング部材の外部に効率的に伝熱できるから、被検体との接触面の温度上昇を一層抑制できる。この場合において、複数の振動子と第４の伝熱部材の間に位置するバッキング部材の層を、バッキング部材の他の層よりも薄くすることが好ましい。これにより、超音波探触子の主な熱源である振動子に近づけ第４の伝熱部材を配置できるから、バッキング部材の音響特性を損なうことなく、振動子によって発生した熱を効率的に外部に伝熱できる。
【００１５】
一方、本発明の超音波探触子を用いた超音波診断装置としては、超音波探触子と、超音波探触子に駆動信号を供給する送信部と、超音波探触子から出力される受信信号を受信する受信部と、受信部から出力される受信信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、超音波画像を表示する表示部とで構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バッキング部材の背面に伝熱部材を押圧接着するとともに、組立治具を大型化することなく、かつ、組立工程を煩雑化することなく、放熱効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１の超音波診断装置の概略構成図である。
【図２】実施形態１の超音波探触子の概略構成図である。
【図３】図２の超音波探触子を短軸方向から見た側面図である。
【図４】第１と第２の伝熱部材をねじで締結した状態を示す図である。
【図５】実施形態１の超音波探触子の放熱効果を示す図である。
【図６】実施形態２の超音波探触子の概略構成図である。
【図７】実施形態３の超音波探触子の概略構成図である。
【図８】実施形態３の超音波探触子の放熱効果を示す図である
【図９】実施形態４の超音波探触子の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、超音波診断装置を説明した後、超音波探触子を説明する。
（実施形態１）
図１に示すとおり、本実施形態の超音波診断装置１は、被検体２との間で超音波の送受信を行う超音波探触子３と、超音波探触子に駆動信号を供給するとともに超音波探触子から出力される受信信号を受信する超音波送受信部４と、超音波送受信部４から出力される反射エコー信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成部５と、超音波画像を表示する表示部６と、これらを制御する制御部７と、制御部７に指示を与えるコントロールパネル８とを備えている。
【００１９】
超音波送受信部４は、例えば、超音波探触子３を駆動するための送波パルスを超音波探触子３に供給するとともに、超音波探触子３が受信した反射エコー信号を受信して処理するようになっている。超音波送受信部４は、超音波探触子３の駆動を制御する駆動信号を供給する送信部と、被検体内からの反射エコー信号を受信する受信部と、受信した反射エコー信号を直交検波して複素信号に変換する複素信号変換部と、これらの各部を制御する超音波送受信制御部などで構成されている。
【００２０】
超音波画像形成部５は、例えば、超音波送受信部４の複素信号変換部で変換された複素信号を用いて超音波画像を生成するようになっている。つまり、超音波画像形成部５は、複素信号を用いて検査対象の超音波画像情報を生成する超音波画像情報生成部と、生成された超音波画像情報をテレビ表示画像パターンに走査変換して超音波画像データを生成するディジタルスキャンコンバータ部(Digital Scan Converter;以下、ＤＳＣ部という。)と、このＤＳＣ部で走査変換して得られた画像データに基づく画像に付帯するためのスケールやマーク及び文字等のグラフィックデータを生成するグラフィックデータ生成部と、ＤＳＣ部で生成した超音波画像データとグラフィックデータ生成部で生成したグラフィックデータとを合成して記憶する合成記憶部、例えば、ハードディスクや一時記憶メモリ（ＲＡＭ）などを備える合成記憶部と、超音波画像情報生成部、ＤＳＣ部、グラフィックデータ生成部及び合成記憶部の各種処理に必要な初期値や制御パラメータなどを制御部７から読み出して設定するためのインターフェィスなどを備えて構成される。
【００２１】
表示部６は、超音波画像形成部５で形成された超音波画像を表示する周知の表示手段、例えばＣＲＴモニタや液晶モニタなどを備えている。制御部７は、コントロールパネル８からの指示のもとに各構成要素の動作を制御するもので、例えば、制御用コンピュータによって構成されている。制御部７は、それに含まれるユーザインターフェース及びユーザインターフェースからの情報などから超音波送受信部４と超音波画像形成部５を制御するようになっている。また、超音波画像形成部５で画像化した情報を表示部６の表示制御部に伝送するなどの制御を行なうようになっている。
【００２２】
このように構成される超音波診断装置１は、例えば、被検体２の診断部位の２次元超音波画像、３次元超音波画像或いは各種ドプラ画像などの種々の超音波画像を形成して表示するようになっている。
【００２３】
次に、図２、３を用いて本実施形態の超音波探触子３を説明する。超音波探触子（超音波プローブ）３は、振動子を複数配列して形成された複数の振動子９と、複数の振動子９の背面に接着されたバッキング部材１１と、後述する伝熱部材４０と、これらを収容するケース１３を備えている。
【００２４】
複数の振動子９は、信号電極２１と接地電極２３の間に、例えば、複数の圧電素子を挟んで形成されている。信号電極２１は、例えば、アレイ化された信号電極２１であり、複数の振動子９の背面側に金、銀等のスパッタリング等で形成されている。信号電極２１には、信号線２２がはんだ付け等で電気的に接続されている。接地電極２３は、複数の振動子９の超音波送受信面側（表面側）及び側面側に、信号電極２１と同様に形成されている。接地電極２３には、接地線２４がはんだ付け等で電気的に接続されている。信号線２２と接地線２４は、はんだ付け又はコネクタ基板によってケーブル２５に接続されている。ケーブル２５は、例えば、多数の電線を束ねて形成され、超音波送受信部４と電気的に接続されている。これにより、複数の振動子９と超音波送受信部４が電気的に接続され、これらの間で駆動信号や反射エコー信号などの電気信号が送受されるようになっている。
【００２５】
複数の振動子９は、例えば、ＰＺＴ系などの圧電セラミックス、ＰＺＴ系やＬｉＮｂＯ３などの単結晶およびＰＶＤＦなどの高分子などで構成され、アレイ化されて配列されている。各振動子には、信号線２２や接地線２４がそれぞれ接続されている。なお、複数の振動子９は、本実施形態に限定されるものではなく、超音波を送受信する周知の振動子を用いることができる。
【００２６】
バッキング部材１１は、複数の振動子９の背面側に射出された超音波を減衰させるものであり、複数の振動子９の背面に、例えば、接着材で押圧接着されている。複数の振動子９とバッキング部材１１のそれぞれの接着面は、同一寸法に形成されている。これにより、複数の振動子９とバッキング部材１１の音響特性を確保して、複数の振動子９からバッキング部材１１に超音波を効率的に伝播できるようになっている。バッキング部材１１は、複数の振動子９と音響インピーダンスを整合する材料や寸法に形成されている。バッキング部材１１は、例えば、フェライト粉末を充填したゴム材、エポキシ樹脂、ゴム材にタングステン粉末やマイクロバルーンなどを充填したもので形成されている。バッキング部材１１は、超音波を減衰できる厚さに形成されている。なお、複数の振動子９と音響インピーダンスを整合させるため、バッキング部材１１を複数の層で形成することができる。
【００２７】
ケース１３は、Ｔ字状に形成され、複数の振動子９とバッキング部材１１を収容するヘッド部３１とヘッド部３１の背面側に一体形成された把持部３３とを有している。ケース１３は、放熱性、難燃性、電気安全性、耐圧性、耐薬品性、生体適合性等を考慮し、変性ポリフェニレンエーテル等の樹脂で形成されている。ケース１３のヘッド部３１は、複数の振動子９の超音波送受信面側に開口が形成されている。ヘッド部３１の開口には、被検体２に接触される音響レンズ３５が配置されている。
【００２８】
音響レンズ３５は、複数の振動子９から被検体２に向けて送信される超音波信号を収束するように、例えば、短軸方向の端面を円弧状に膨出した形状に形成されている。音響レンズ３５は、複数の振動子９に押圧接着された音響整合部材３７に接着されている。音響整合部材３７は、複数の振動子９の音響インピーダンスを被検体２の音響インピーダンスに整合させるものであり、例えば、被検体２と複数の振動子９の中間の音響インピーダンスをもつように形成できる。なお、音響整合部材３７を例えば２層以上の層状に形成することができる。
【００２９】
ケース１３のＴ字の脚部にあたる把持部３３は、例えば、医師等の操作者によって握られる部分である。把持部３３には、ケーブル２５を引出す開口が形成されている。
【００３０】
このように構成される超音波探触子３は、操作者が把持部３３を把持してヘッド部３１を被検体２に向け、被検体２に音響レンズ３５を接触させて用いられるようになっている。
【００３１】
次に、本実施形態の特徴構成を説明する。バッキング部材１１の背面側には、超音波の送信によって生じた熱をケース１３に伝熱する伝熱部材が設けられている。伝熱部材は、第１の伝熱部材である背面伝熱部材４１と、第２の伝熱部材である背面伝熱部材４３の２つに分割されている。背面伝熱部材４１、４３は、銅やアルミニウムなどの金属、カーボングラファイトなどの伝熱係数の大きな材料で形成されている。
【００３２】
背面伝熱部材４１は、ケース１３のヘッド部３１に収容され、バッキング部材１１の背面に接着材によって押圧接着されている。背面伝熱部材４１の背面側には、図４に示すとおり、雌ねじが切られたねじ穴４７が形成されている。ねじ穴４７は、例えば、背面伝熱部材４１の長手方向の両端部にそれぞれ形成されている。
【００３３】
背面伝熱部材４１の背面、言い換えると、ねじ穴４７が形成された面には、ケース１３に対応するＴ字状に形成された背面伝熱部材４３が固定されている。背面伝熱部材４３は、Ｔ字状の頭部がケース１３のヘッド部３１に収容され、Ｔ字の脚部がケース１３の把持部３３に収容されている。背面伝熱部材４３には、貫通穴４９が形成されている。貫通穴４９は、ねじ穴４７に対応させ、背面伝熱部材４３のＴ字状の頭部の長手方向の両端部にそれぞれ形成されている。この貫通穴４９にねじ５１を挿入して背面伝熱部材４１のねじ穴４７に螺合させることで、背面伝熱部材４１に背面伝熱部材４３を締結して熱的に接続できるようになっている。背面伝熱部材４３の背面伝熱部材４１に対向する面は、背面伝熱部材４１の背面よりも面積が大きく形成されている。
【００３４】
また、バッキング部材１１の長手方向の側面には、それぞれ第３の伝熱部材である板状の側面伝熱部材５３が接着されている。側面伝熱部材５３は、背面伝熱部材４１の長手方向の側面にも接着されている。そして、側面伝熱部材５３の端部は、背面伝熱部材４３に熱的に接続されている。側面伝熱部材５３は、銅やアルミニウムなどの金属、カーボングラファイトなどの伝熱係数の大きな材料で形成されている。
【００３５】
また、複数の振動子９、バッキング部材１１、音響整合部材３７、背面伝熱部材４１、４３、側面伝熱部材５３とケース１３の内面によって形成された空間には、図示していない樹脂が充填されている。充填する樹脂には、例えば、伝熱係数の高い樹脂、例えば、シリコン、又はエポキシ樹脂などを用いることができる。これにより、背面伝熱部材４１、４３、側面伝熱部材５３とケース１３とが樹脂によって熱的に密に接続されるからケース１３への伝熱を促進される。
【００３６】
ここで、本実施形態の超音波探触子３における被検体２との接触面の温度上昇を抑制する作用を説明する。超音波送受信部４から複数の振動子９に向けて所定の送信電圧の駆動信号が供給され被検体２に超音波が照射される。この際、圧電素子で発生した熱が音響整合部材３７を介して音響レンズ３５に伝熱されるとともに、バッキング部材１１に伝熱される。
【００３７】
バッキング部材１１に伝熱された熱、及び超音波の減衰によってバッキング部材１１で発生した熱は、側面伝熱部材５３に伝熱される。側面伝熱部材５３に伝熱された熱は、ケース１３内に充填されている樹脂を介してヘッド部３１のケース１３に伝熱され外部に放熱される。側面伝熱部材５３に伝熱しきれなかった熱は、バッキング部材１１の背面から背面伝熱部材４１に伝熱される。側面伝熱部材５３に伝熱された熱は、背面伝熱部材４１に伝熱される。背面伝熱部材４１に伝熱した熱は、背面伝熱部材４１から背面伝熱部材４３に伝熱される。背面伝熱部材４３に伝熱された熱は、ケース１３内に充填されている樹脂を介してヘッド部３１及び把持部３３のケース１３に伝熱され外部に放熱される。これにより、各振動子で発生した熱を外部に放熱できるので、各振動子から音響レンズ３５に伝熱される熱を低減でき、被検体２との接触面である音響レンズ３５の温度上昇を抑制できる。
【００３８】
例えば、本実施形態の超音波探触子３を３０分間空中に放置して駆動した後、音響レンズ３５の温度を測定した。その結果、図５に示すように、伝熱部材を設けていない従来の超音波探触子に比べて、２８％の温度上昇低減効果が得られた。したがって、本実施形態の超音波探触子３を用いると、従来よりも送信電圧を高くできるから、超音波診断の診断領域、特に深さ方向を拡大できるのである。
【００３９】
ところで、音響レンズ３５の温度上昇を抑制するためには、伝熱面積を大きくすることが好ましい。そのため、本実施形態は、背面伝熱部材４３をケース１３に沿ったＴ字状に形成し、把持部３３の位置まで背面伝熱部材４３に延在し、伝熱面積を大きくしている。このようなＴ字状の背面伝熱部材４３をバッキング部材１１に押圧接着するには、組立治具が大型になり、作業が煩雑になる。
【００４０】
そこで、本実施形態は、バッキング部材１１の背面に、押圧接着が容易な小さな背面伝熱部材４１を押圧接着する。そして、Ｔ字状の大きな背面伝熱部材４３を、背面伝熱部材４１にねじ５１で締結し熱的に接続している。つまり、押圧接着よりも作業が容易なねじ止めでＴ字状の背面伝熱部材４３を固定することで、組立作業が煩雑になることを防止しているのである。
【００４１】
このような本実施形態によれば、超音波探触子３の音響特性を確保し、かつ、組立工程が煩雑化させることなく、伝熱面積の大きなＴ字状の背面伝熱部材４３を用いることができるから、放熱効果を向上できる。
【００４２】
また、本実施形態の超音波探触子３は、心臓を診断対象にする場合に好適である。すなわち、心臓に超音波を照射する場合、超音波を肋骨間の隙間に通さなければならないから、薄型の超音波探触子が求められる。そのため、同じ送信電圧でも単位面積あたりの発熱量が高いから、放熱効果の大きな本実施形態の超音波探触子が好適である。
【００４３】
また、超音波探触子３のヘッド部３１を下に向け超音波を照射する場合、板状の側面伝熱部材５３に代えて、密閉した容器に冷媒を封入したヒートパイプを用いることができる。
【００４４】
また、板状の側面伝熱部材５３に代えて、例えば、銅、アルミニウムなどの金属の薄膜やカーボングラファイト等の伝熱性の高いシートを、バッキング部材１１の下層と背面伝熱部材４１を覆うように巻き付け、熱的に接続することができる。
【００４５】
また、圧電素子で発生する熱量が少ない場合は、側面伝熱部材５３を省略できる。一方、圧電素子で発生する熱量が大きい場合は、バッキング部材１１の短手方向にも側面伝熱部材５３を設けることが好ましい。
【００４６】
なお、背面伝熱部材４３はＴ字状に限定されず、伝熱面積を大きくできるように、超音波探触子３の形状に合わせて適宜選択できる。
【００４７】
（実施形態２）
図６を用いて、実施形態２の超音波探触子３を説明する。実施形態２が実施形態１と相違する点は、ケース１３にシールド層５５を形成し、このシールド層５５を、背面伝熱部材４３に熱的に接続させている点である。その他の構成は実施形態１と同じであるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
シールド層５５は、ケース１３の内面に形成されており、ケーブル２５の接地線２４に電気的に接続されている。シールド層５５は、銅、カーボングラファイト等の導電性を有し、かつ、伝熱係数の高い材質で箔状に形成されている。シールド層５５は、背面伝熱部材４３に接着剤、ねじ、嵌め合い等により熱的に接続されている。
【００４９】
これによれば、シールド層５５によって背面伝熱部材４３とケース１３の熱的な接続を密にできるから、ケース１３への伝熱を促進できる。
【００５０】
また、シールド層５５の熱的な接続は、背面伝熱部材４３に限定されず、背面伝熱部材４１又は側面伝熱部材５３にすることができるが、伝熱面積が最も大きな背面伝熱部材４３に接続すると、音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を大きくできる。
【００５１】
また、外界からの電磁シールド効果を得るために、音響レンズ３５と音響整合部材３７の間、音響整合部材３７の中間、音響整合部材３７と複数の振動子９の間などに、銅などで構成された導電層を形成し、振動子と信号線２２と接地線２４が導電層とシールド層５５によって全て囲まれるように電気的に接続されることが好ましい。
【００５２】
なお、本実施形態の超音波探触子３を実施形態１の超音波診断装置１に適用できることはいうまでもない。
【００５３】
（実施形態３）
図７を用いて、実施形態３の超音波探触子３を説明する。実施形態３が実施形態１と相違する点は、バッキング部材１１を二層に形成し、その中間に第４の伝熱部材である中間伝熱部材５７を押圧接着している点である。その他の構成は実施形態１と同じであるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
中間伝熱部材５７は、銅、アルミニウム、カーボングラファイト、アルミナの粉末を配合したエポキシ樹脂等により形成されている。中間伝熱部材５７は、バッキング部材１１の層間に挟み込まれ、端部が側面伝熱部材５３に接着されている。中間伝熱部材５７は、バッキング部材１１の音響減衰効果が低下しないように、中間伝熱部材５７の厚さが中間伝熱部材５７での音波の波長に対して極力薄く形成されている。また、中間伝熱部材５７の音響インピーダンスは、バッキング部材１１の音響インピーダンスと同じ、又は近い値に設定され、バッキング部材１１と中間伝熱部材５７の界面で超音波が反射しないようになっている。
【００５５】
これによれば、バッキング部材１１に熱を、中間伝熱部材５７から側面伝熱部材５３に伝熱し、側面伝熱部材５３からケース１３に伝熱して放熱できるから、音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を一層大きくできる。例えば、本実施形態の超音波探触子３を３０分間空中に放置して駆動した後、音響レンズ３５の温度を測定した。その結果、図８に示すように、伝熱部材を用いていない従来の超音波探触子に比べて３３％の温度上昇低減効果が得られた。
【００５６】
この場合において、バッキング部材１１の層のうち、複数の振動子９側の層を薄くし、中間伝熱部材５７を複数の振動子９に近づけて設置することで音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を一層大きくできる。つまり、伝熱係数の大きな金属は、導電性を有し複数の振動子９に直接接続すると短絡するので、本実施形態は、複数の振動子９側のバッキング部材１１の層によって中間伝熱部材５７と複数の振動子９の間を絶縁しているのである。
【００５７】
なお、本実施形態の超音波探触子３を実施形態１の超音波診断装置１に適用できることはいうまでもない。
【００５８】
（実施形態４）
図９を用いて、実施形態４の超音波探触子３を説明する。実施形態４が実施形態３と相違する点は、ケース１３内への樹脂充填に代えて、実施形態２のようにケース１３内にシールド層５５を形成し、シールド層５５を、背面伝熱部材４３に熱的に接続している点である。その他の構成は実施形態３と同一であるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
これによれば、背面伝熱部材４１、４３，側面伝熱部材５３、中間伝熱部材５７から、ケース１３内に充填された樹脂とシールド層５５を介してケース１３に伝熱されるから、音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を一層大きくできる。
【００６０】
なお、本実施形態の超音波探触子３を実施形態１の超音波診断装置１に適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
３ 超音波探触子
４ 超音波送受信部
５ 超音波画像形成部
６ 表示部
９ 複数の振動子
１１ バッキング部材
１３ ケース
３１ ヘッド部
３３ 把持部
４１，４３ 背面伝熱部材
５１ ねじ
５３ 側面伝熱部材
５５ シールド層
５７ 中間伝熱部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子及び超音波診断装置に係り、特に、超音波探触子と被検体との接触面の温度上昇を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超音波診断に用いられる超音波探触子は、安全性確保のため、超音波探触子と被検体との接触面の温度が所定値以下に規制されている。そのため、この規制を満たすように超音波の送信電圧を低くすることが提案されていた。一方、超音波診断装置の診断領域、特に深さ方向を拡大するため、超音波の送信電圧を高くすることが要望されている。そこで、超音波の送信電圧を高くすることによる接触面の温度上昇を抑制する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の技術は、振動子で発生した熱の放熱を促進するため、複数の振動子と、この振動子の背面側に設置されるバッキング部材の間に第1の伝熱部材を設け、この第1の伝熱部材と熱的に接続される第２の伝熱部材をバッキング部材の周辺に設けることが提案されている。これにより、振動子で発生した熱を第1の伝熱部材と第２の伝熱部材に伝熱して放熱できるから、超音波探触子と被検体との接触面の温度上昇を抑制できるとしている。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術は、伝熱部材がバッキング部材の周辺にしかないので伝熱面積が小さく、超音波の送信電圧をあまり高くできないという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２の技術は、複数の振動子の背面にバッキング部材を接着し、複数の振動子とバッキング部材をＴ字状のケースのヘッド部に収容するとともに、ケースのヘッド部から把持部に渡って収容されるＴ字状の伝熱部材を、バッキング部材の背面に接着することが提案されている。これによれば、特許文献１に比べて伝熱面積が大きいから超音波の送信電圧をより高くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４２０９５４号公報
【特許文献２】特許第４４０８８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、超音波探触子を組み立てるときは、振動子やバッキング部材などの部材に接着材を塗布して互いに押圧して接着し、超音波探触子の音響特性を確保するようにしている。したがって、引用文献２の技術のように、バッキング部材にＴ字状の伝熱部材を接着させるときは、組立治具が大型になるとともに、作業が煩雑になるという問題がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、バッキング部材の背面に伝熱部材を押圧接着するとともに、組立治具を大型化することなく、かつ、組立工程を煩雑化することなく、放熱効果を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、複数の振動子と、複数の振動子の背面に接着されたバッキング部材と、複数の振動子とバッキング部材を収容するヘッド部とこのヘッド部の背面側に一体形成された把持部とを有してなる樹脂製のケースと、バッキング部材の背面に接着されてヘッド部から把持部にわたって収容された伝熱部材とを備え、ヘッド部のケースは、複数の振動子の超音波送受信面側に開口を有して形成されてなる超音波探触子において、伝熱部材は、バッキング部材の背面に接着されてヘッド部に位置された第１の伝熱部材と、第１の伝熱部材の背面に熱的に接続されてヘッド部から把持部にわたって収容された第２の伝熱部材とからなり、第２の伝熱部材は第１の伝熱部材の背面にねじで固定されていることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明は、バッキング部材に熱的に接続される伝熱部材を第１の伝熱部材と第２の伝熱部材の２つに分け、第1の伝熱部材をバッキング部材に押圧接着し、第２の伝熱部材を把持部にまで延在させ、第１と第２の伝熱部材をねじで固定したことを特徴とする。これによれば、組立治具を大型化することなく、バッキング部材に直接接する第1の伝熱部材をバッキング部材に押圧接着できるから、バッキング部材における音響特性を確保できる。そして、第２の伝熱部材をねじ止めで固定したので、把持部にまで延在させた第２の伝熱部材を押圧接着する組立治具が不要となり、かつ、組立作業が容易である。さらに、振動子で発生した熱は、第１の伝熱部材からベース部のケースに伝熱させて外部に放熱できる。また、第1の伝熱部材と熱的に接続した伝熱面積の大きな第２の伝熱部材からもベース部と把持部のケースに伝熱させて外部に放熱できる。したがって、超音波の送信電圧を高くすることによる被検体との接触面の温度上昇を抑制できる。なお、伝熱部材は、例えば、銅やアルミニウムなどの金属やカーボングラファイトなど伝熱係数の大きな材料で形成できる。この場合において、ケースと第２の伝熱部材をＴ字状に形成することができる。
【００１１】
また、複数の振動子、バッキング部材、第１と第２の伝熱部材と、ケースとの間に形成される空間に樹脂を充填することができる。これによれば、ケースと第1及び第２の伝熱部材とが樹脂によって熱的に密に接続されるから、第1及び第２の伝熱部材からケースへの伝熱を促進できる。なお、伝熱係数の高い樹脂を充填することはいうまでもない。
【００１２】
また、バッキング部材の少なくとも長手方向の側面に第３の伝熱部材を接着することができる。これによれば、伝熱面積を一層大きく確保できるから、被検体との接触面の温度上昇を一層抑制できる。なお、第３の伝熱部材としてヒートパイプを用いることができれば、されに伝熱を促進して接触面への温度上昇を抑制できる。
【００１３】
また、ケースの内面に電磁波のシールド層を形成する場合、第１、第２及び第３の伝熱部材の少なくとも１つに電磁波のシールド層を接触させることができる。これによれば、ケースと伝熱部材とを伝熱係数の大きなシールド層で熱的に接続できるから、伝熱部材からケースへの伝熱を促進できる。
【００１４】
また、バッキング部材を少なくとも２層に分割し、バッキング部材の層間に第４の伝熱部材を挿入して接着することができる。これによれば、バッキング部材における超音波の減衰によって生じた熱を、バッキング部材の外部に効率的に伝熱できるから、被検体との接触面の温度上昇を一層抑制できる。この場合において、複数の振動子と第４の伝熱部材の間に位置するバッキング部材の層を、バッキング部材の他の層よりも薄くすることが好ましい。これにより、超音波探触子の主な熱源である振動子に近づけ第４の伝熱部材を配置できるから、バッキング部材の音響特性を損なうことなく、振動子によって発生した熱を効率的に外部に伝熱できる。
【００１５】
一方、本発明の超音波探触子を用いた超音波診断装置としては、超音波探触子と、超音波探触子に駆動信号を供給する送信部と、超音波探触子から出力される受信信号を受信する受信部と、受信部から出力される受信信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、超音波画像を表示する表示部とで構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バッキング部材の背面に伝熱部材を押圧接着するとともに、組立治具を大型化することなく、かつ、組立工程を煩雑化することなく、放熱効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１の超音波診断装置の概略構成図である。
【図２】実施形態１の超音波探触子の概略構成図である。
【図３】図２の超音波探触子を短軸方向から見た側面図である。
【図４】第１と第２の伝熱部材をねじで締結した状態を示す図である。
【図５】実施形態１の超音波探触子の放熱効果を示す図である。
【図６】実施形態２の超音波探触子の概略構成図である。
【図７】実施形態３の超音波探触子の概略構成図である。
【図８】実施形態３の超音波探触子の放熱効果を示す図である
【図９】実施形態４の超音波探触子の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、超音波診断装置を説明した後、超音波探触子を説明する。
（実施形態１）
図１に示すとおり、本実施形態の超音波診断装置１は、被検体２との間で超音波の送受信を行う超音波探触子３と、超音波探触子に駆動信号を供給するとともに超音波探触子から出力される受信信号を受信する超音波送受信部４と、超音波送受信部４から出力される反射エコー信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成部５と、超音波画像を表示する表示部６と、これらを制御する制御部７と、制御部７に指示を与えるコントロールパネル８とを備えている。
【００１９】
超音波送受信部４は、例えば、超音波探触子３を駆動するための送波パルスを超音波探触子３に供給するとともに、超音波探触子３が受信した反射エコー信号を受信して処理するようになっている。超音波送受信部４は、超音波探触子３の駆動を制御する駆動信号を供給する送信部と、被検体内からの反射エコー信号を受信する受信部と、受信した反射エコー信号を直交検波して複素信号に変換する複素信号変換部と、これらの各部を制御する超音波送受信制御部などで構成されている。
【００２０】
超音波画像形成部５は、例えば、超音波送受信部４の複素信号変換部で変換された複素信号を用いて超音波画像を生成するようになっている。つまり、超音波画像形成部５は、複素信号を用いて検査対象の超音波画像情報を生成する超音波画像情報生成部と、生成された超音波画像情報をテレビ表示画像パターンに走査変換して超音波画像データを生成するディジタルスキャンコンバータ部(Digital Scan Converter;以下、ＤＳＣ部という。)と、このＤＳＣ部で走査変換して得られた画像データに基づく画像に付帯するためのスケールやマーク及び文字等のグラフィックデータを生成するグラフィックデータ生成部と、ＤＳＣ部で生成した超音波画像データとグラフィックデータ生成部で生成したグラフィックデータとを合成して記憶する合成記憶部、例えば、ハードディスクや一時記憶メモリ（ＲＡＭ）などを備える合成記憶部と、超音波画像情報生成部、ＤＳＣ部、グラフィックデータ生成部及び合成記憶部の各種処理に必要な初期値や制御パラメータなどを制御部７から読み出して設定するためのインターフェィスなどを備えて構成される。
【００２１】
表示部６は、超音波画像形成部５で形成された超音波画像を表示する周知の表示手段、例えばＣＲＴモニタや液晶モニタなどを備えている。制御部７は、コントロールパネル８からの指示のもとに各構成要素の動作を制御するもので、例えば、制御用コンピュータによって構成されている。制御部７は、それに含まれるユーザインターフェース及びユーザインターフェースからの情報などから超音波送受信部４と超音波画像形成部５を制御するようになっている。また、超音波画像形成部５で画像化した情報を表示部６の表示制御部に伝送するなどの制御を行なうようになっている。
【００２２】
このように構成される超音波診断装置１は、例えば、被検体２の診断部位の２次元超音波画像、３次元超音波画像或いは各種ドプラ画像などの種々の超音波画像を形成して表示するようになっている。
【００２３】
次に、図２、３を用いて本実施形態の超音波探触子３を説明する。超音波探触子（超音波プローブ）３は、振動子を複数配列して形成された複数の振動子９と、複数の振動子９の背面に接着されたバッキング部材１１と、後述する伝熱部材４０と、これらを収容するケース１３を備えている。
【００２４】
複数の振動子９は、信号電極２１と接地電極２３の間に、例えば、複数の圧電素子を挟んで形成されている。信号電極２１は、例えば、アレイ化された信号電極２１であり、複数の振動子９の背面側に金、銀等のスパッタリング等で形成されている。信号電極２１には、信号線２２がはんだ付け等で電気的に接続されている。接地電極２３は、複数の振動子９の超音波送受信面側（表面側）及び側面側に、信号電極２１と同様に形成されている。接地電極２３には、接地線２４がはんだ付け等で電気的に接続されている。信号線２２と接地線２４は、はんだ付け又はコネクタ基板によってケーブル２５に接続されている。ケーブル２５は、例えば、多数の電線を束ねて形成され、超音波送受信部４と電気的に接続されている。これにより、複数の振動子９と超音波送受信部４が電気的に接続され、これらの間で駆動信号や反射エコー信号などの電気信号が送受されるようになっている。
【００２５】
複数の振動子９は、例えば、ＰＺＴ系などの圧電セラミックス、ＰＺＴ系やＬｉＮｂＯ３などの単結晶およびＰＶＤＦなどの高分子などで構成され、アレイ化されて配列されている。各振動子には、信号線２２や接地線２４がそれぞれ接続されている。なお、複数の振動子９は、本実施形態に限定されるものではなく、超音波を送受信する周知の振動子を用いることができる。
【００２６】
バッキング部材１１は、複数の振動子９の背面側に射出された超音波を減衰させるものであり、複数の振動子９の背面に、例えば、接着材で押圧接着されている。複数の振動子９とバッキング部材１１のそれぞれの接着面は、同一寸法に形成されている。これにより、複数の振動子９とバッキング部材１１の音響特性を確保して、複数の振動子９からバッキング部材１１に超音波を効率的に伝播できるようになっている。バッキング部材１１は、複数の振動子９と音響インピーダンスを整合する材料や寸法に形成されている。バッキング部材１１は、例えば、フェライト粉末を充填したゴム材、エポキシ樹脂、ゴム材にタングステン粉末やマイクロバルーンなどを充填したもので形成されている。バッキング部材１１は、超音波を減衰できる厚さに形成されている。なお、複数の振動子９と音響インピーダンスを整合させるため、バッキング部材１１を複数の層で形成することができる。
【００２７】
ケース１３は、Ｔ字状に形成され、複数の振動子９とバッキング部材１１を収容するヘッド部３１とヘッド部３１の背面側に一体形成された把持部３３とを有している。ケース１３は、放熱性、難燃性、電気安全性、耐圧性、耐薬品性、生体適合性等を考慮し、変性ポリフェニレンエーテル等の樹脂で形成されている。ケース１３のヘッド部３１は、複数の振動子９の超音波送受信面側に開口が形成されている。ヘッド部３１の開口には、被検体２に接触される音響レンズ３５が配置されている。
【００２８】
音響レンズ３５は、複数の振動子９から被検体２に向けて送信される超音波信号を収束するように、例えば、短軸方向の端面を円弧状に膨出した形状に形成されている。音響レンズ３５は、複数の振動子９に押圧接着された音響整合部材３７に接着されている。音響整合部材３７は、複数の振動子９の音響インピーダンスを被検体２の音響インピーダンスに整合させるものであり、例えば、被検体２と複数の振動子９の中間の音響インピーダンスをもつように形成できる。なお、音響整合部材３７を例えば２層以上の層状に形成することができる。
【００２９】
ケース１３のＴ字の脚部にあたる把持部３３は、例えば、医師等の操作者によって握られる部分である。把持部３３には、ケーブル２５を引出す開口が形成されている。
【００３０】
このように構成される超音波探触子３は、操作者が把持部３３を把持してヘッド部３１を被検体２に向け、被検体２に音響レンズ３５を接触させて用いられるようになっている。
【００３１】
次に、本実施形態の特徴構成を説明する。バッキング部材１１の背面側には、超音波の送信によって生じた熱をケース１３に伝熱する伝熱部材が設けられている。伝熱部材は、第１の伝熱部材である背面伝熱部材４１と、第２の伝熱部材である背面伝熱部材４３の２つに分割されている。背面伝熱部材４１、４３は、銅やアルミニウムなどの金属、カーボングラファイトなどの伝熱係数の大きな材料で形成されている。
【００３２】
背面伝熱部材４１は、ケース１３のヘッド部３１に収容され、バッキング部材１１の背面に接着材によって押圧接着されている。背面伝熱部材４１の背面側には、図４に示すとおり、雌ねじが切られたねじ穴４７が形成されている。ねじ穴４７は、例えば、背面伝熱部材４１の長手方向の両端部にそれぞれ形成されている。
【００３３】
背面伝熱部材４１の背面、言い換えると、ねじ穴４７が形成された面には、ケース１３に対応するＴ字状に形成された背面伝熱部材４３が固定されている。背面伝熱部材４３は、Ｔ字状の頭部がケース１３のヘッド部３１に収容され、Ｔ字の脚部がケース１３の把持部３３に収容されている。背面伝熱部材４３には、貫通穴４９が形成されている。貫通穴４９は、ねじ穴４７に対応させ、背面伝熱部材４３のＴ字状の頭部の長手方向の両端部にそれぞれ形成されている。この貫通穴４９にねじ５１を挿入して背面伝熱部材４１のねじ穴４７に螺合させることで、背面伝熱部材４１に背面伝熱部材４３を締結して熱的に接続できるようになっている。背面伝熱部材４３の背面伝熱部材４１に対向する面は、背面伝熱部材４１の背面よりも面積が大きく形成されている。
【００３４】
また、バッキング部材１１の長手方向の側面には、それぞれ第３の伝熱部材である板状の側面伝熱部材５３が接着されている。側面伝熱部材５３は、背面伝熱部材４１の長手方向の側面にも接着されている。そして、側面伝熱部材５３の端部は、背面伝熱部材４３に熱的に接続されている。側面伝熱部材５３は、銅やアルミニウムなどの金属、カーボングラファイトなどの伝熱係数の大きな材料で形成されている。
【００３５】
また、複数の振動子９、バッキング部材１１、音響整合部材３７、背面伝熱部材４１、４３、側面伝熱部材５３とケース１３の内面によって形成された空間には、図示していない樹脂が充填されている。充填する樹脂には、例えば、伝熱係数の高い樹脂、例えば、シリコン、又はエポキシ樹脂などを用いることができる。これにより、背面伝熱部材４１、４３、側面伝熱部材５３とケース１３とが樹脂によって熱的に密に接続されるからケース１３への伝熱を促進される。
【００３６】
ここで、本実施形態の超音波探触子３における被検体２との接触面の温度上昇を抑制する作用を説明する。超音波送受信部４から複数の振動子９に向けて所定の送信電圧の駆動信号が供給され被検体２に超音波が照射される。この際、圧電素子で発生した熱が音響整合部材３７を介して音響レンズ３５に伝熱されるとともに、バッキング部材１１に伝熱される。
【００３７】
バッキング部材１１に伝熱された熱、及び超音波の減衰によってバッキング部材１１で発生した熱は、側面伝熱部材５３に伝熱される。側面伝熱部材５３に伝熱された熱は、ケース１３内に充填されている樹脂を介してヘッド部３１のケース１３に伝熱され外部に放熱される。側面伝熱部材５３に伝熱しきれなかった熱は、バッキング部材１１の背面から背面伝熱部材４１に伝熱される。側面伝熱部材５３に伝熱された熱は、背面伝熱部材４１に伝熱される。背面伝熱部材４１に伝熱した熱は、背面伝熱部材４１から背面伝熱部材４３に伝熱される。背面伝熱部材４３に伝熱された熱は、ケース１３内に充填されている樹脂を介してヘッド部３１及び把持部３３のケース１３に伝熱され外部に放熱される。これにより、各振動子で発生した熱を外部に放熱できるので、各振動子から音響レンズ３５に伝熱される熱を低減でき、被検体２との接触面である音響レンズ３５の温度上昇を抑制できる。
【００３８】
例えば、本実施形態の超音波探触子３を３０分間空中に放置して駆動した後、音響レンズ３５の温度を測定した。その結果、図５に示すように、伝熱部材を設けていない従来の超音波探触子に比べて、２８％の温度上昇低減効果が得られた。したがって、本実施形態の超音波探触子３を用いると、従来よりも送信電圧を高くできるから、超音波診断の診断領域、特に深さ方向を拡大できるのである。
【００３９】
ところで、音響レンズ３５の温度上昇を抑制するためには、伝熱面積を大きくすることが好ましい。そのため、本実施形態は、背面伝熱部材４３をケース１３に沿ったＴ字状に形成し、把持部３３の位置まで背面伝熱部材４３に延在し、伝熱面積を大きくしている。このようなＴ字状の背面伝熱部材４３をバッキング部材１１に押圧接着するには、組立治具が大型になり、作業が煩雑になる。
【００４０】
そこで、本実施形態は、バッキング部材１１の背面に、押圧接着が容易な小さな背面伝熱部材４１を押圧接着する。そして、Ｔ字状の大きな背面伝熱部材４３を、背面伝熱部材４１にねじ５１で締結し熱的に接続している。つまり、押圧接着よりも作業が容易なねじ止めでＴ字状の背面伝熱部材４３を固定することで、組立作業が煩雑になることを防止しているのである。
【００４１】
このような本実施形態によれば、超音波探触子３の音響特性を確保し、かつ、組立工程が煩雑化させることなく、伝熱面積の大きなＴ字状の背面伝熱部材４３を用いることができるから、放熱効果を向上できる。
【００４２】
また、本実施形態の超音波探触子３は、心臓を診断対象にする場合に好適である。すなわち、心臓に超音波を照射する場合、超音波を肋骨間の隙間に通さなければならないから、薄型の超音波探触子が求められる。そのため、同じ送信電圧でも単位面積あたりの発熱量が高いから、放熱効果の大きな本実施形態の超音波探触子が好適である。
【００４３】
また、超音波探触子３のヘッド部３１を下に向け超音波を照射する場合、板状の側面伝熱部材５３に代えて、密閉した容器に冷媒を封入したヒートパイプを用いることができる。
【００４４】
また、板状の側面伝熱部材５３に代えて、例えば、銅、アルミニウムなどの金属の薄膜やカーボングラファイト等の伝熱性の高いシートを、バッキング部材１１の下層と背面伝熱部材４１を覆うように巻き付け、熱的に接続することができる。
【００４５】
また、圧電素子で発生する熱量が少ない場合は、側面伝熱部材５３を省略できる。一方、圧電素子で発生する熱量が大きい場合は、バッキング部材１１の短手方向にも側面伝熱部材５３を設けることが好ましい。
【００４６】
なお、背面伝熱部材４３はＴ字状に限定されず、伝熱面積を大きくできるように、超音波探触子３の形状に合わせて適宜選択できる。
【００４７】
（実施形態２）
図６を用いて、実施形態２の超音波探触子３を説明する。実施形態２が実施形態１と相違する点は、ケース１３にシールド層５５を形成し、このシールド層５５を、背面伝熱部材４３に熱的に接続させている点である。その他の構成は実施形態１と同じであるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
シールド層５５は、ケース１３の内面に形成されており、ケーブル２５の接地線２４に電気的に接続されている。シールド層５５は、銅、カーボングラファイト等の導電性を有し、かつ、伝熱係数の高い材質で箔状に形成されている。シールド層５５は、背面伝熱部材４３に接着剤、ねじ、嵌め合い等により熱的に接続されている。
【００４９】
これによれば、シールド層５５によって背面伝熱部材４３とケース１３の熱的な接続を密にできるから、ケース１３への伝熱を促進できる。
【００５０】
また、シールド層５５の熱的な接続は、背面伝熱部材４３に限定されず、背面伝熱部材４１又は側面伝熱部材５３にすることができるが、伝熱面積が最も大きな背面伝熱部材４３に接続すると、音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を大きくできる。
【００５１】
また、外界からの電磁シールド効果を得るために、音響レンズ３５と音響整合部材３７の間、音響整合部材３７の中間、音響整合部材３７と複数の振動子９の間などに、銅などで構成された導電層を形成し、振動子と信号線２２と接地線２４が導電層とシールド層５５によって全て囲まれるように電気的に接続されることが好ましい。
【００５２】
なお、本実施形態の超音波探触子３を実施形態１の超音波診断装置１に適用できることはいうまでもない。
【００５３】
（実施形態３）
図７を用いて、実施形態３の超音波探触子３を説明する。実施形態３が実施形態１と相違する点は、バッキング部材１１を二層に形成し、その中間に第４の伝熱部材である中間伝熱部材５７を押圧接着している点である。その他の構成は実施形態１と同じであるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
中間伝熱部材５７は、銅、アルミニウム、カーボングラファイト、アルミナの粉末を配合したエポキシ樹脂等により形成されている。中間伝熱部材５７は、バッキング部材１１の層間に挟み込まれ、端部が側面伝熱部材５３に接着されている。中間伝熱部材５７は、バッキング部材１１の音響減衰効果が低下しないように、中間伝熱部材５７の厚さが中間伝熱部材５７での音波の波長に対して極力薄く形成されている。また、中間伝熱部材５７の音響インピーダンスは、バッキング部材１１の音響インピーダンスと同じ、又は近い値に設定され、バッキング部材１１と中間伝熱部材５７の界面で超音波が反射しないようになっている。
【００５５】
これによれば、バッキング部材１１に熱を、中間伝熱部材５７から側面伝熱部材５３に伝熱し、側面伝熱部材５３からケース１３に伝熱して放熱できるから、音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を一層大きくできる。例えば、本実施形態の超音波探触子３を３０分間空中に放置して駆動した後、音響レンズ３５の温度を測定した。その結果、図８に示すように、伝熱部材を用いていない従来の超音波探触子に比べて３３％の温度上昇低減効果が得られた。
【００５６】
この場合において、バッキング部材１１の層のうち、複数の振動子９側の層を薄くし、中間伝熱部材５７を複数の振動子９に近づけて設置することで音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を一層大きくできる。つまり、伝熱係数の大きな金属は、導電性を有し複数の振動子９に直接接続すると短絡するので、本実施形態は、複数の振動子９側のバッキング部材１１の層によって中間伝熱部材５７と複数の振動子９の間を絶縁しているのである。
【００５７】
なお、本実施形態の超音波探触子３を実施形態１の超音波診断装置１に適用できることはいうまでもない。
【００５８】
（実施形態４）
図９を用いて、実施形態４の超音波探触子３を説明する。実施形態４が実施形態３と相違する点は、ケース１３内への樹脂充填に代えて、実施形態２のようにケース１３内にシールド層５５を形成し、シールド層５５を、背面伝熱部材４３に熱的に接続している点である。その他の構成は実施形態３と同一であるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
これによれば、背面伝熱部材４１、４３，側面伝熱部材５３、中間伝熱部材５７から、ケース１３内に充填された樹脂とシールド層５５を介してケース１３に伝熱されるから、音響レンズ３５の温度上昇の抑制効果を一層大きくできる。
【００６０】
なお、本実施形態の超音波探触子３を実施形態１の超音波診断装置１に適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
３ 超音波探触子
４ 超音波送受信部
５ 超音波画像形成部
６ 表示部
９ 複数の振動子
１１ バッキング部材
１３ ケース
３１ ヘッド部
３３ 把持部
４１，４３ 背面伝熱部材
５１ ねじ
５３ 側面伝熱部材
５５ シールド層
５７ 中間伝熱部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子と、該複数の振動子の背面に接着されたバッキング部材と、前記複数の振動子と前記バッキング部材を収容するヘッド部と該ヘッド部の背面側に一体形成された把持部とを有してなる樹脂製のケースと、前記バッキング部材の背面に接着されて前記ヘッド部から前記把持部にわたって収容された伝熱部材とを備え、前記ヘッド部のケースは、前記複数の振動子の超音波送受信面側に開口を有して形成されてなる超音波探触子において、
前記伝熱部材は、前記バッキング部材の背面に接着されて前記ヘッド部に位置された第１の伝熱部材と、該第１の伝熱部材の背面に熱的に接続されて前記ヘッド部から前記把持部にわたって収容された第２の伝熱部材とからなり、該第２の伝熱部材は前記第１の伝熱部材の背面にねじで固定されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記ケースと前記第２の伝熱部材は、Ｔ字状に形成されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波探触子において、
前記複数の振動子、前記バッキング部材、及び前記第１と第２の伝熱部材と前記ケースとの間に形成される空間に樹脂が充填されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記バッキング部材の少なくとも長手方向の側面に第３の伝熱部材が接着されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波探触子において、
前記第３の伝熱部材はヒートパイプであることを特徴とする超音波探触子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記ケースは、内面にシールド層を有してなり、該シールド層を前記第１、第２及び第３の伝熱部材の少なくとも１つに接触させて形成されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項７】
請求項1乃至６のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記バッキング部材は少なくとも２層に分割され、該バッキング部材の層間に第４の伝熱部材が接着されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波探触子に駆動信号を供給する送信部と、前記超音波探触子から出力される受信信号を受信する受信部と、該受信部から出力される受信信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、前記超音波画像を表示する表示部とを備えてなることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１】
複数の振動子と、該複数の振動子の背面に接着されたバッキング部材と、前記複数の振動子と前記バッキング部材を収容するヘッド部と該ヘッド部の背面側に一体形成された把持部とを有してなる樹脂製のケースと、前記バッキング部材の背面に接着されて前記ヘッド部から前記把持部にわたって収容された伝熱部材とを備え、前記ヘッド部のケースは、前記複数の振動子の超音波送受信面側に開口を有して形成されてなる超音波探触子において、
前記伝熱部材は、前記バッキング部材の背面に接着されて前記ヘッド部に位置された第１の伝熱部材と、該第１の伝熱部材の背面に熱的に接続されて前記ヘッド部から前記把持部にわたって収容された第２の伝熱部材とからなり、該第２の伝熱部材は前記第１の伝熱部材の背面にねじで固定されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探触子において、
前記ケースと前記第２の伝熱部材は、Ｔ字状に形成されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波探触子において、
前記複数の振動子、前記バッキング部材、及び前記第１と第２の伝熱部材と前記ケースとの間に形成される空間に樹脂が充填されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記バッキング部材の少なくとも長手方向の側面に第３の伝熱部材が接着されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波探触子において、
前記第３の伝熱部材はヒートパイプであることを特徴とする超音波探触子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記ケースは、内面にシールド層を有してなり、該シールド層を前記第１、第２及び第３の伝熱部材の少なくとも１つに接触させて形成されてなることを特徴とする超音波探触子。
【請求項７】
請求項1乃至６のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
前記バッキング部材は少なくとも２層に分割され、該バッキング部材の層間に第４の伝熱部材が接着されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波探触子に駆動信号を供給する送信部と、前記超音波探触子から出力される受信信号を受信する受信部と、該受信部から出力される受信信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、前記超音波画像を表示する表示部とを備えてなることを特徴とする超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２７６６７（Ｐ２０１３−２７６６７Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７５６４（Ｐ２０１１−１６７５６４）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
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