超音波探触子
【課題】径を大きくしなくても、挿入部の温度上昇を抑制できる超音波探触子を提供する。
【解決手段】この超音波探触子は、複数の超音波トランスデューサ１０２を有する超音波トランスデューサ部１と、超音波トランスデューサ部１を収容する外装部材７０と、外装部材７０に設けられた開口７２と、外装部材７０内に配置され、超音波トランスデューサ部１に接続する熱伝導部材８１と、外装部材７０の外面に設けられ、開口７２を介して熱伝導部材８１に接続する放熱部材８２とを具備する。放熱部材８２は、例えば一部が開口７２内に位置しており、該一部が熱伝導部材８１に接続する。放熱部材８２は、超音波トランスデューサ部１と絶縁している。
【解決手段】この超音波探触子は、複数の超音波トランスデューサ１０２を有する超音波トランスデューサ部１と、超音波トランスデューサ部１を収容する外装部材７０と、外装部材７０に設けられた開口７２と、外装部材７０内に配置され、超音波トランスデューサ部１に接続する熱伝導部材８１と、外装部材７０の外面に設けられ、開口７２を介して熱伝導部材８１に接続する放熱部材８２とを具備する。放熱部材８２は、例えば一部が開口７２内に位置しており、該一部が熱伝導部材８１に接続する。放熱部材８２は、超音波トランスデューサ部１と絶縁している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部消化器官や気管支等の体腔検査に用いる超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。それらの中でも、特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
超音波撮像とは、音響インピーダンスが異なる領域の境界（例えば、構造物の境界）において超音波が反射される性質を利用する画像生成技術である。超音波撮像を用いる超音波診断装置には、通常、被検体に接触させて用いられる体表用超音波探触子や、被検体の体腔内に挿入して用いられる体腔内用超音波探触子が備えられている。さらに、近年においては、被検体内を光学的に観察する内視鏡と体腔内用の超音波探触子とが組み合わせられた超音波内視鏡が使用されている。
【０００４】
そのような超音波探触子を用いて、人体等の被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体において生じた超音波エコーを受信すると、超音波画像情報が取得される。この超音波画像情報に基づいて、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）の超音波画像が、超音波内視鏡に接続された超音波内視鏡装置本体の表示部に表示される。
【０００５】
超音波を送信及び受信する超音波トランスデューサとしては、圧電効果を発現する材料（圧電体）の両面に電極を形成した振動子（圧電振動子）が、一般的に用いられている。この振動子の電極に電圧を印加すると、圧電効果により圧電体が伸縮して超音波が発生する。複数の振動子を１次元又は２次元状に配列し、それらの振動子を順次駆動することにより、所望の方向に送信される超音波ビームを形成することができる。また、振動子は、伝播する超音波を受信することによって伸縮して電気信号を生成する。この電気信号は、超音波の検出信号として用いられる。
【０００６】
超音波を送信する際には、大きなエネルギーを有する駆動信号が超音波トランスデューサに供給されるが、駆動信号のエネルギーの全てが音響エネルギーに変換される訳ではなく、かなりのエネルギーが熱となってしまうので、超音波探触子の使用中にその温度が上昇するという問題が生じている。一方、超音波探触子の挿入部は、人体等の生体に直接接触するため、低温火傷防止等の安全上の理由から、超音波探触子の挿入部の表面温度を所定の温度以下にすることが要請されている。
【０００７】
超音波探触子の挿入部の表面温度を低くする為の技術として、特許文献１には、プローブ内部の熱源から発生した熱をプローブ内部の熱収集手段で集め、この熱収集手段が集めた熱を、ヒートパイプ等の熱伝達手段を用いて熱源から離れた位置に導く技術が開示されている。しかし、超音波探触子が人体の内部に挿入される場合、超音波探触子の外径を細くする必要があるが、ヒートパイプ等の熱伝達手段の熱伝達率を十分高くするためには、熱伝達手段の径を大きくする必要がある。このため、特許文献１の技術を人体の内部に挿入される超音波探触子に適用することは難しい。
【０００８】
また、特許文献２には、超音波プローブにおいて、振動子部及び回路基板で発生した熱を、熱伝導部を介してシールドケースに伝達し、シールドケースに伝達された熱を送冷媒器及び冷媒管による吸熱部に吸収させることにより、振動子部を冷却する技術が開示されている。しかし、超音波探触子が人体の内部に挿入される場合、超音波探触子の外径を細くする必要があるため、特許文献２の技術を適用することは難しい。
【０００９】
また、特許文献３には、超音波トランスデューサ内部の集積回路に接触して、そこで発生した熱を外部に引き出す伝熱構造を設け、この伝熱構造によって引き出された熱を、通信ケーブル内のヒートシンクとして機能する伝導材料に逃がすことが開示されている。しかしながら、内視鏡では信号ケーブルの断面積が小さく、放熱のために信号ケーブルを利用したのでは、断面積が小さいので、十分な放熱効果を得ることができない。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１４０７０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２０４５５２号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０６１２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように、従来は、超音波探触子の径を小さくする必要がある場合に、超音波探触子の温度上昇を小さくすることは難しかった。本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、径を小さくしても温度上昇を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波探触子は、複数の超音波トランスデューサを有する超音波トランスデューサ部と、
前記超音波トランスデューサ部を収容する外装部材と、
前記外装部材に設けられた開口と、
前記外装部材内に配置され、前記超音波トランスデューサ部に接続する熱伝導部材と、
前記外装部材の外面に設けられ、前記開口を介して前記熱伝導部材に接続する放熱部材と、
を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前記超音波トランスデューサ部で生じた熱は、前記熱伝導部材を介して、前記外装部材の外面に設けられた前記放熱部材へ伝わり、前記放熱部材から外部に放熱される。このように、前記放熱部材が前記外装部材の外面に設けられている為、超音波探触子の径を小さくしても、超音波探触子の温度上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の各実施形態に係る超音波内視鏡の外観を示す模式図である。図１に示すように、超音波探触子の一例である超音波内視鏡４０は、挿入部４１と、操作部４２と、接続コード４３と、ユニバーサルコード４４とを含んでいる。挿入部４１は、被検体の体内（例えば気管支内）に挿入することができるように、可撓性を有する部材によって形成された細長い管によって構成され、先端に超音波トランスデューサ部１を備えている。
【００１５】
操作部４２は、挿入部４１の基端に設けられており、接続コード４３と、ユニバーサルコード４４とを介して超音波内視鏡装置本体（図示せず）に接続される。操作部４２に設けられた処置具挿入口４６は、穿刺針や鉗子等の処置具を導入する孔であり、操作部４２においてこれらの処置具を操作することにより、被検体の体腔内において種々の処置が行われる。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端を示す斜視図である。図３は、第１の実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端の構造を示す断面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端は、超音波を送受信する超音波トランスデューサ部１と、超音波トランスデューサ部１と超音波内視鏡装置本体との間で信号を伝送する信号線２と、患部に光を照射するライトガイド部３ａと、患部を光学的に撮像する撮像部３（図２のみに図示）と、超音波トランスデューサ部１及び信号線２の先端部を収容する外装部材７０と、外装部材７０に取付けられ、撮像部３及びライトガイド部３ａを保持する光学系収容部材９０と、外装部材７０及び光学系収容材９０を支持し、屈曲可能である屈曲部１１と、屈曲部１１を操作部４２（図１に図示）に連結する連結部１５と、少なくとも屈曲部１１及び連結部１５を被覆する被覆材６とを有している。この先端の外径は、例えば６．９ｍｍ以下である。外装部材７０及び光学系収容部材９０は、例えばポリエーテルイミドなどの樹脂である。
【００１７】
撮像部３は、光学系収容部材９０に設けられた観察窓３ｄと、観察窓３ｄに装着されている対物レンズと、この対物レンズの結像位置に配置されたＣＣＤカメラ等の固体撮像素子又はイメージガイドの入力端とを有している。ライトガイド部３ａは、光学系収容部材９０に設けられた照明窓３２と、照明窓３２から光を出射する光ファイバー３１を有している。照明窓３２には、照明用レンズが装着されている。
【００１８】
屈曲部１１は、複数の駒状のアングルリング１２を屈曲させる支点を互い違いに９０度ずらして配置することにより構成される。それらのアングルリング１２は、ピン１３によって互いに変位可能に接続されて、ヒンジ構造を形成している。連結部１５は、螺旋状部材１６を含んでいる。螺旋状部材１６は、例えばステンレス鋼で形成されている。被覆材６は、例えば、フッ素ゴム系の絶縁材料で形成される。
【００１９】
超音波トランスデューサ部１は、例えば、コンベックス型の多列アレイであり、例えば、バッキング材１０４の上面に配置された複数個の超音波トランスデューサ１０２と、複数個の超音波トランスデューサ１０２を覆う音響レンズ１０１を有する。音響レンズ１０１と超音波トランスデューサ１０２の間には、１つ又は複数の音響整合層１０３が配置されている。
【００２０】
音響整合層１０３は、超音波を伝播し易いパイレックス（登録商標）ガラスや金属粉入りエポキシ樹脂等によって形成されており、生体である被検体と超音波トランスデューサ１０２との間の音響インピーダンスのマッチングを図っている。これにより、超音波トランスデューサ１０２から送信される超音波が効率良く被検体中に伝播する。
【００２１】
音響レンズ１０１は、外装部材７０の上面から露出しており、例えば、シリコーンゴムによって形成されている。音響レンズ１０１は、超音波トランスデューサ１０２から送信され、音響整合層１０３を伝播した超音波ビームを、被検体内の所定の深度において集束させる。
【００２２】
バッキング材１０４は、例えばゴムなどのエラストマーであるが、エラストマ−からなる基材に、当該基材より熱伝導性の高いフィラーを混入した構成であってもよい。この場合、フィラーとしては、例えばフェライト、タングステン、アルミナ等が用いられる。超音波トランスデューサ部１は、音響レンズ１０１が露出した状態で、外装部材７０の内部に格納されている。バッキング材１０４にも超音波トランスデューサ１０２が生成した超音波が加わる為、バッキング材１０４からも発熱する。
【００２３】
バッキング材１０４の裏面には、熱伝導部材８１が接続されている。熱伝導部材８１は、例えば板状の部材であり、外装部材７０の側面に交わる方向、例えば外装部材７０の内面に対して斜めに配置されている。熱伝導部材８１の厚さは例えば３０μｍ以上１ｍｍ以下であるが、特に好ましくは５００μｍ以上７００μｍ以下である。熱伝導部材８１は、バッキング材１０４の裏面の全面に接続しているのが好ましいが、一部（例えば裏面の半分以上）に接続していても良い。熱伝導部材８１は、熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上の絶縁物、例えばＡｌＮから構成されている。熱伝導部材８１の一部、例えば側面は、外装部材７０に設けられた開口部７２に面している。開口部７２は、例えば外装部材７０の裏面から側面下部（例えば下側半分）にかけて設けられる。熱伝導部材８１とバッキング材１０４は、例えば熱伝導性の高い接着剤を介して接続している。
【００２４】
外装部材７０の側面の外面には、放熱部材８２が取り付けられている。放熱部材８２は外装部材７０の外面に沿った板状の部材であり、熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上の物質、例えばステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）から構成されている。放熱部材８２は薄くてよく、その厚さは例えば０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。放熱部材８２は、外装部材７０の側面に設けられた開口部７２を塞ぐように覆っており、かつ一部が開口部７２に入り込んでいる。この一部は熱伝導部材８１に接続している。熱伝導部材８１と放熱部材８２は、例えば熱伝導性の高い接着剤を介して接続している。外装部材７０のうち開口部７２に入り込んでいる部分の端面は、例えば外装部材７０の内面と面一になっている。放熱部材８２は、例えば外装部材７０の裏面から側面下部（例えば下側半分）にかけて設けられるが、側面の全面に設けられても良い。前者のようにした場合、超音波トランスデューサ１０２を配置する部分の面積を大きくすることができる。シミュレーションによれば、本実施形態において例えば熱伝導部材８１の熱伝導率が10W/mKの場合、熱伝導部材８１及び放熱部材８２を設けない場合と比較して音響レンズ１０１の表面の温度上昇を２５%低減できる。
【００２５】
信号線２は、例えば、複数個の超音波トランスデューサ１０２にそれぞれ接続される複数のシールド線により構成される。信号線２は、信号線収容部２０の内部を通っている。信号線収容部２０の先端は、熱伝導部材８１に接続しており、かつ信号線収容部２０の一部は、外装部材７０に接している。信号線収容部２０の内部には、熱伝導性充填材２２が充填されている。熱伝導性充填材２２は、熱伝導率が２W／（ｍ・K）以上かつ絶縁性を有しており、例えば信越化学工業（株）製シリコーンゴム接着剤KE-3467，KE-1867，KE-32-2152等である。なお熱伝導性充填材２２の熱伝導率は、更に好ましくは１０Ｗ／（ｍ・K）以上である。
【００２６】
このような構成において、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は、バッキング材１０４を介して熱伝導部材８１に伝熱し、かつバッキング材１０４で生じた熱は熱伝導部材８１に伝熱する。熱伝導部材８１に伝熱した熱は、開口部７２に入り込んだ部分を介して放熱部材８２に伝熱し、放熱部材８２から外部に放熱される。従って、外装部材７０の内部で熱が溜まることが抑制され、その結果、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することを抑制できる。バッキング材１０４に熱伝導性の高いフィラーが混入されている場合、この効果は特に大きくなる。また、熱伝導部材８１は絶縁物で形成されているため、超音波トランスデューサ部１と放熱部材８２との絶縁が確保される。
【００２７】
また、熱伝導部材８１を設ける為に超音波内視鏡４０の挿入部の先端の径を大きくする必要はなく、また放熱部材８２は薄くてよい。従って、超音波内視鏡４０の挿入部の先端の径は大きくならない。
【００２８】
また、信号線収容部２０の内部に熱伝導性充填材２２が充填されている為、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は、バッキング材１０４を介して熱伝導性充填材２２にも伝達し、さらに熱伝導性充填材２２を介して他の部分（例えば外装部材７０）に放熱される。従って、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することをさらに抑制できる。
【００２９】
図４は、超音波トランスデューサ１０２の構成を説明するための斜視図である。超音波トランスデューサ１０２は、ＰＺＴ等によって形成されている複数の圧電体層１０２ｄと、下部電極層１０２ｅと、複数の圧電体層１０２ｄの間に交互に挿入された内部電極層１０２ｆ及び１０２ｇと、上部電極層１０２ｈと、絶縁膜１０２ｉと、側面電極１０２ｊ及び１０２ｋとを有している。
【００３０】
下部電極層１０２ｅは、図中右側の側面電極１０２ｋに接続されていると共に、図中左側の側面電極１０２ｊから絶縁されている。上部電極層１０２ｈは、側面電極１０２ｊに接続されていると共に、側面電極１０２ｋから絶縁されている。また、内部電極層１０２ｆは、側面電極１０２ｊに接続されていると共に、絶縁膜１０２ｉによって側面電極１０２ｋから絶縁されている。一方、内部電極層１０２ｇは、側面電極１０２ｋに接続されていると共に、絶縁膜１０２ｉによって側面電極１０２ｊから絶縁されている。超音波トランスデューサ１０２の複数の電極をこのように形成することにより、３層の圧電体層１０２ｄに電界を印加するための３組の電極が並列に接続される。なお、圧電体層１０２ｄの層数は、３層に限られず、２層又は４層以上としても良い。
【００３１】
このような積層型の超音波トランスデューサ１０２においては、圧電体層１０２ｄに接する電極の面積が単層の場合と比較して加するので、電気的インピーダンスが低下する。従って、同じサイズの単層の超音波トランスデューサと比較して、発振出力が増大し、かつ印加される電圧に対して効率良く動作する。具体的には、圧電体層１０２ｄをＮ層とすると、圧電体層１０２ｄの数は単層の圧電振動子のＮ倍となり、各圧電体層１０２ｄの厚さは単層の圧電振動子の１／Ｎ倍となるので、超音波トランスデューサ１０２の電気インピーダンスは１／Ｎ２倍となる。従って、圧電体層１０２ｄの積層数を増減させることにより、超音波トランスデューサ１０２の電気的インピーダンスを調整できるので、駆動回路又はプリアンプとの電気的インピーダンスマッチングを図り易くなり、感度を向上させることができる。
【００３２】
一方、超音波トランスデューサ１０２を積層型とすることにより静電容量が増加するので、超音波トランスデューサ１０２からの発熱量は増加してしまう。しかし、本実施形態では熱伝導部材８１及び放熱部材８２を設けている為、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は効率よく外部に放熱され、その結果、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することを抑制できる。
【００３３】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は、バッキング材１０４を介して熱伝導部材８１に伝熱する。熱伝導部材８１に伝熱した熱は、開口部７２に入り込んだ部分を介して、外装部材７０の側面の外面に取付けられた放熱部材８２に伝熱し、放熱部材８２から外部に放熱される。このように、放熱部材８２は外装部材７０の外面に取付けられている為、超音波内視鏡４０の挿入部の径が小さくても、この挿入部の先端が温度上昇することを抑制できる。また、熱伝導部材８１を外装部材７０の側面に交わる方向に配置した為、熱伝導部材８１の熱伝導効率を上げる為に熱伝導部材８１の断面積を大きくしても、超音波内視鏡４０の挿入部の径は大きくならない。また、熱伝導部材８１を絶縁性の材料で形成したため、外装部材７０の外面に位置する放熱部材８２と超音波トランスデューサ部１との絶縁が確保される。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図３に相当する。本実施形態に係る超音波内視鏡は、熱伝導部材８１が導電材料（例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼）で形成されている点、及び放熱部材８２が絶縁材料により形成されている点を除いて、第１の実施形態に係る超音波内視鏡と同様の構成である。熱伝導部材８１及び放熱部材８２は、それぞれ熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上であるのが好ましい。
【００３５】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することを抑制でき、かつ超音波内視鏡４０の先端部の径が大きくなることを抑制できる。また、放熱部材８２が絶縁材料により形成されているため、第１の実施形態と同様に、外装部材７０の外面に位置する放熱部材８２と超音波トランスデューサ部１との絶縁が確保される。
【００３６】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図３に相当する。本実施形態に係る超音波内視鏡は、外装部材７０が熱伝導性の高い材料（例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼）で形成されている点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。本実施形態において外装部材７０は、熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上であるのが好ましい。シミュレーションによれば、本実施形態において例えば外装部材７０の熱伝導率が10W/mKの場合、第1の実施形態と比較して音響レンズ１０１の表面の温度上昇を１５%低減できる。なお、図６において外装部材７０は導電性のある材料で形成されているが、熱伝導性が高い樹脂を用いてもよい。
【００３７】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、熱伝導部材８１を介して伝熱してきた熱を、外装部材７０から放熱することもできる。従って、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することをさらに抑制できる。
【００３８】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図３に相当する。本実施形態に係る超音波内視鏡は、放熱部材８２が開口部７２内に入り込んでいない点、及び熱伝導部材８１の端部が外装部材７０の開口部７２内に入り込んで放熱部材８２に接続している点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。以下、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記した各実施形態において、超音波トランスデューサ１０２は複数の圧電体層を積層させた構造である必要はなく、圧電体層が単層であってもよい。また、被検体を光学的に観察する為の撮像部３及びライトガイド部３ａを有さなくても良い。
【００４０】
図８は、本発明の各実施形態に係る超音波内視鏡と超音波内視鏡装置本体とを含む超音波内視鏡装置を示す図である。超音波トランスデューサ部１（図３）に含まれている複数の超音波トランスデューサは、複数のシールド線により、挿入部４１、操作部４２、及び、接続コード４３を介して、超音波内視鏡装置本体５０に電気的に接続される。それらのシールド線は、超音波内視鏡装置本体５０において生成される複数の駆動信号をそれぞれの超音波トランスデューサに伝送すると共に、それぞれの超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号を超音波内視鏡装置本体５０に伝送する。
【００４１】
超音波内視鏡装置本体５０は、超音波制御部５１と、駆動信号生成部５２と、送受信切換部５３と、受信信号処理部５４と、画像生成部５５と、超音波画像表示部５６と、光源６０と、撮像制御部６１と、撮像素子駆動信号生成部６２と、ビデオプロセス部６３と、撮像表示部６４とを含んでいる。
【００４２】
超音波制御部５１は、超音波トランスデューサ部１を用いた撮像動作を制御する。駆動信号生成部５２は、例えば、複数の駆動回路（パルサー等）を含み、複数の超音波トランスデューサをそれぞれ駆動するために用いられる複数の駆動信号を生成する。送受信切換部５３は、超音波トランスデューサ部１への駆動信号の出力と、超音波トランスデューサ部１からの受信信号の入力とを切り換える。
【００４３】
受信信号処理部５４は、例えば、複数のプリアンプと、複数のＡ／Ｄ変換器と、ディジタル信号処理回路又はＣＰＵとを含み、複数の超音波トランスデューサから出力される受信信号について、増幅、整相加算、検波等の所定の信号処理を施す。画像生成部５５は、所定の信号処理が施された受信信号に基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する。超音波画像表示部５６は、そのようにして生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示する。
【００４４】
光源６０は、被検体の照明に使用する光を発生する。光源６０から出た光は、ユニバーサルコード４４内の光ファイバー３１（図３）を介して、挿入部４１の照明窓３２（図３）を通して被検体を照明する。照明された被検体は、挿入部４１の観察窓３ｄ（図２）を通して撮像部３によって撮像され、撮像部３から出力される映像信号が、接続コード４３を介して、超音波内視鏡装置本体５０のビデオプロセス部６３に入力される。
【００４５】
撮像制御部６１は、撮像部３を用いた撮像動作を制御する。撮像素子駆動信号生成部６２は、撮像部３に供給される駆動信号を生成する。ビデオプロセス部６３は、撮像部３から入力される映像信号に基づいて画像データを生成する。撮像表示部６４は、ビデオプロセス部６３から画像データを入力して、被検体の画像を表示する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、上部消化器官や気管支等の体腔検査に用いる超音波探触子、超音波探触子を備えた超音波内視鏡、及び超音波内視鏡を備えた超音波内視鏡装置において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の各実施形態に係る内視鏡の外観を示す模式図。
【図２】第１の実施形態に係る超音波内視鏡の先端を示す斜視図。
【図３】第１の実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端の構造を示す断面図。
【図４】超音波トランスデューサ１０２の構成を説明するための斜視図。
【図５】第２の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図。
【図６】第３の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図。
【図７】第４の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図。
【図８】本発明の各実施形態に係る超音波内視鏡と超音波内視鏡装置本体とを含む超音波内視鏡装置を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１…超音波トランスデューサ部、２…信号線、３…撮像部、３ａ…ライドガイド部、３ｄ…観察窓、６…被覆材、１１…屈曲部、１２…アングルリング、１３…ピン、１５…連結部、１６…螺旋状部材、２０…信号線収容部、２２…熱伝導性充填材、３１…光ファイバー、３２…照明窓、４０…超音波内視鏡、４１…挿入部、４２…操作部、４３…接続コード、４４…ユニバーサルコード、４６…処置具挿入口、５０…超音波内視鏡装置本体、５１…超音波制御部、５２…駆動信号生成部、５３…送受信切換部、５４…受信信号処理部、５５…画像生成部、５６…超音波画像表示部、６０…光源、６１…撮像制御部、６２…撮像素子駆動信号生成部、６３…ビデオプロセス部、６４…撮像表示部、７０…外装部材、７２…開口部、８１…熱伝導部材、８２…放熱部材、９０…光学系収容部材、１０１…音響レンズ、１０２…超音波トランスデューサ、１０２ｄ…圧電体層、１０２ｅ…下部電極層、１０２ｆ，１０２ｇ…下部電極層、１０２ｈ…上部電極層、１０２ｉ…絶縁膜、１０２ｊ，１０２ｋ…側面電極、１０３…音響整合層、１０４…バッキング材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部消化器官や気管支等の体腔検査に用いる超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。それらの中でも、特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
超音波撮像とは、音響インピーダンスが異なる領域の境界（例えば、構造物の境界）において超音波が反射される性質を利用する画像生成技術である。超音波撮像を用いる超音波診断装置には、通常、被検体に接触させて用いられる体表用超音波探触子や、被検体の体腔内に挿入して用いられる体腔内用超音波探触子が備えられている。さらに、近年においては、被検体内を光学的に観察する内視鏡と体腔内用の超音波探触子とが組み合わせられた超音波内視鏡が使用されている。
【０００４】
そのような超音波探触子を用いて、人体等の被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体において生じた超音波エコーを受信すると、超音波画像情報が取得される。この超音波画像情報に基づいて、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）の超音波画像が、超音波内視鏡に接続された超音波内視鏡装置本体の表示部に表示される。
【０００５】
超音波を送信及び受信する超音波トランスデューサとしては、圧電効果を発現する材料（圧電体）の両面に電極を形成した振動子（圧電振動子）が、一般的に用いられている。この振動子の電極に電圧を印加すると、圧電効果により圧電体が伸縮して超音波が発生する。複数の振動子を１次元又は２次元状に配列し、それらの振動子を順次駆動することにより、所望の方向に送信される超音波ビームを形成することができる。また、振動子は、伝播する超音波を受信することによって伸縮して電気信号を生成する。この電気信号は、超音波の検出信号として用いられる。
【０００６】
超音波を送信する際には、大きなエネルギーを有する駆動信号が超音波トランスデューサに供給されるが、駆動信号のエネルギーの全てが音響エネルギーに変換される訳ではなく、かなりのエネルギーが熱となってしまうので、超音波探触子の使用中にその温度が上昇するという問題が生じている。一方、超音波探触子の挿入部は、人体等の生体に直接接触するため、低温火傷防止等の安全上の理由から、超音波探触子の挿入部の表面温度を所定の温度以下にすることが要請されている。
【０００７】
超音波探触子の挿入部の表面温度を低くする為の技術として、特許文献１には、プローブ内部の熱源から発生した熱をプローブ内部の熱収集手段で集め、この熱収集手段が集めた熱を、ヒートパイプ等の熱伝達手段を用いて熱源から離れた位置に導く技術が開示されている。しかし、超音波探触子が人体の内部に挿入される場合、超音波探触子の外径を細くする必要があるが、ヒートパイプ等の熱伝達手段の熱伝達率を十分高くするためには、熱伝達手段の径を大きくする必要がある。このため、特許文献１の技術を人体の内部に挿入される超音波探触子に適用することは難しい。
【０００８】
また、特許文献２には、超音波プローブにおいて、振動子部及び回路基板で発生した熱を、熱伝導部を介してシールドケースに伝達し、シールドケースに伝達された熱を送冷媒器及び冷媒管による吸熱部に吸収させることにより、振動子部を冷却する技術が開示されている。しかし、超音波探触子が人体の内部に挿入される場合、超音波探触子の外径を細くする必要があるため、特許文献２の技術を適用することは難しい。
【０００９】
また、特許文献３には、超音波トランスデューサ内部の集積回路に接触して、そこで発生した熱を外部に引き出す伝熱構造を設け、この伝熱構造によって引き出された熱を、通信ケーブル内のヒートシンクとして機能する伝導材料に逃がすことが開示されている。しかしながら、内視鏡では信号ケーブルの断面積が小さく、放熱のために信号ケーブルを利用したのでは、断面積が小さいので、十分な放熱効果を得ることができない。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１４０７０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２０４５５２号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０６１２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように、従来は、超音波探触子の径を小さくする必要がある場合に、超音波探触子の温度上昇を小さくすることは難しかった。本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、径を小さくしても温度上昇を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波探触子は、複数の超音波トランスデューサを有する超音波トランスデューサ部と、
前記超音波トランスデューサ部を収容する外装部材と、
前記外装部材に設けられた開口と、
前記外装部材内に配置され、前記超音波トランスデューサ部に接続する熱伝導部材と、
前記外装部材の外面に設けられ、前記開口を介して前記熱伝導部材に接続する放熱部材と、
を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前記超音波トランスデューサ部で生じた熱は、前記熱伝導部材を介して、前記外装部材の外面に設けられた前記放熱部材へ伝わり、前記放熱部材から外部に放熱される。このように、前記放熱部材が前記外装部材の外面に設けられている為、超音波探触子の径を小さくしても、超音波探触子の温度上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の各実施形態に係る超音波内視鏡の外観を示す模式図である。図１に示すように、超音波探触子の一例である超音波内視鏡４０は、挿入部４１と、操作部４２と、接続コード４３と、ユニバーサルコード４４とを含んでいる。挿入部４１は、被検体の体内（例えば気管支内）に挿入することができるように、可撓性を有する部材によって形成された細長い管によって構成され、先端に超音波トランスデューサ部１を備えている。
【００１５】
操作部４２は、挿入部４１の基端に設けられており、接続コード４３と、ユニバーサルコード４４とを介して超音波内視鏡装置本体（図示せず）に接続される。操作部４２に設けられた処置具挿入口４６は、穿刺針や鉗子等の処置具を導入する孔であり、操作部４２においてこれらの処置具を操作することにより、被検体の体腔内において種々の処置が行われる。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端を示す斜視図である。図３は、第１の実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端の構造を示す断面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端は、超音波を送受信する超音波トランスデューサ部１と、超音波トランスデューサ部１と超音波内視鏡装置本体との間で信号を伝送する信号線２と、患部に光を照射するライトガイド部３ａと、患部を光学的に撮像する撮像部３（図２のみに図示）と、超音波トランスデューサ部１及び信号線２の先端部を収容する外装部材７０と、外装部材７０に取付けられ、撮像部３及びライトガイド部３ａを保持する光学系収容部材９０と、外装部材７０及び光学系収容材９０を支持し、屈曲可能である屈曲部１１と、屈曲部１１を操作部４２（図１に図示）に連結する連結部１５と、少なくとも屈曲部１１及び連結部１５を被覆する被覆材６とを有している。この先端の外径は、例えば６．９ｍｍ以下である。外装部材７０及び光学系収容部材９０は、例えばポリエーテルイミドなどの樹脂である。
【００１７】
撮像部３は、光学系収容部材９０に設けられた観察窓３ｄと、観察窓３ｄに装着されている対物レンズと、この対物レンズの結像位置に配置されたＣＣＤカメラ等の固体撮像素子又はイメージガイドの入力端とを有している。ライトガイド部３ａは、光学系収容部材９０に設けられた照明窓３２と、照明窓３２から光を出射する光ファイバー３１を有している。照明窓３２には、照明用レンズが装着されている。
【００１８】
屈曲部１１は、複数の駒状のアングルリング１２を屈曲させる支点を互い違いに９０度ずらして配置することにより構成される。それらのアングルリング１２は、ピン１３によって互いに変位可能に接続されて、ヒンジ構造を形成している。連結部１５は、螺旋状部材１６を含んでいる。螺旋状部材１６は、例えばステンレス鋼で形成されている。被覆材６は、例えば、フッ素ゴム系の絶縁材料で形成される。
【００１９】
超音波トランスデューサ部１は、例えば、コンベックス型の多列アレイであり、例えば、バッキング材１０４の上面に配置された複数個の超音波トランスデューサ１０２と、複数個の超音波トランスデューサ１０２を覆う音響レンズ１０１を有する。音響レンズ１０１と超音波トランスデューサ１０２の間には、１つ又は複数の音響整合層１０３が配置されている。
【００２０】
音響整合層１０３は、超音波を伝播し易いパイレックス（登録商標）ガラスや金属粉入りエポキシ樹脂等によって形成されており、生体である被検体と超音波トランスデューサ１０２との間の音響インピーダンスのマッチングを図っている。これにより、超音波トランスデューサ１０２から送信される超音波が効率良く被検体中に伝播する。
【００２１】
音響レンズ１０１は、外装部材７０の上面から露出しており、例えば、シリコーンゴムによって形成されている。音響レンズ１０１は、超音波トランスデューサ１０２から送信され、音響整合層１０３を伝播した超音波ビームを、被検体内の所定の深度において集束させる。
【００２２】
バッキング材１０４は、例えばゴムなどのエラストマーであるが、エラストマ−からなる基材に、当該基材より熱伝導性の高いフィラーを混入した構成であってもよい。この場合、フィラーとしては、例えばフェライト、タングステン、アルミナ等が用いられる。超音波トランスデューサ部１は、音響レンズ１０１が露出した状態で、外装部材７０の内部に格納されている。バッキング材１０４にも超音波トランスデューサ１０２が生成した超音波が加わる為、バッキング材１０４からも発熱する。
【００２３】
バッキング材１０４の裏面には、熱伝導部材８１が接続されている。熱伝導部材８１は、例えば板状の部材であり、外装部材７０の側面に交わる方向、例えば外装部材７０の内面に対して斜めに配置されている。熱伝導部材８１の厚さは例えば３０μｍ以上１ｍｍ以下であるが、特に好ましくは５００μｍ以上７００μｍ以下である。熱伝導部材８１は、バッキング材１０４の裏面の全面に接続しているのが好ましいが、一部（例えば裏面の半分以上）に接続していても良い。熱伝導部材８１は、熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上の絶縁物、例えばＡｌＮから構成されている。熱伝導部材８１の一部、例えば側面は、外装部材７０に設けられた開口部７２に面している。開口部７２は、例えば外装部材７０の裏面から側面下部（例えば下側半分）にかけて設けられる。熱伝導部材８１とバッキング材１０４は、例えば熱伝導性の高い接着剤を介して接続している。
【００２４】
外装部材７０の側面の外面には、放熱部材８２が取り付けられている。放熱部材８２は外装部材７０の外面に沿った板状の部材であり、熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上の物質、例えばステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）から構成されている。放熱部材８２は薄くてよく、その厚さは例えば０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。放熱部材８２は、外装部材７０の側面に設けられた開口部７２を塞ぐように覆っており、かつ一部が開口部７２に入り込んでいる。この一部は熱伝導部材８１に接続している。熱伝導部材８１と放熱部材８２は、例えば熱伝導性の高い接着剤を介して接続している。外装部材７０のうち開口部７２に入り込んでいる部分の端面は、例えば外装部材７０の内面と面一になっている。放熱部材８２は、例えば外装部材７０の裏面から側面下部（例えば下側半分）にかけて設けられるが、側面の全面に設けられても良い。前者のようにした場合、超音波トランスデューサ１０２を配置する部分の面積を大きくすることができる。シミュレーションによれば、本実施形態において例えば熱伝導部材８１の熱伝導率が10W/mKの場合、熱伝導部材８１及び放熱部材８２を設けない場合と比較して音響レンズ１０１の表面の温度上昇を２５%低減できる。
【００２５】
信号線２は、例えば、複数個の超音波トランスデューサ１０２にそれぞれ接続される複数のシールド線により構成される。信号線２は、信号線収容部２０の内部を通っている。信号線収容部２０の先端は、熱伝導部材８１に接続しており、かつ信号線収容部２０の一部は、外装部材７０に接している。信号線収容部２０の内部には、熱伝導性充填材２２が充填されている。熱伝導性充填材２２は、熱伝導率が２W／（ｍ・K）以上かつ絶縁性を有しており、例えば信越化学工業（株）製シリコーンゴム接着剤KE-3467，KE-1867，KE-32-2152等である。なお熱伝導性充填材２２の熱伝導率は、更に好ましくは１０Ｗ／（ｍ・K）以上である。
【００２６】
このような構成において、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は、バッキング材１０４を介して熱伝導部材８１に伝熱し、かつバッキング材１０４で生じた熱は熱伝導部材８１に伝熱する。熱伝導部材８１に伝熱した熱は、開口部７２に入り込んだ部分を介して放熱部材８２に伝熱し、放熱部材８２から外部に放熱される。従って、外装部材７０の内部で熱が溜まることが抑制され、その結果、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することを抑制できる。バッキング材１０４に熱伝導性の高いフィラーが混入されている場合、この効果は特に大きくなる。また、熱伝導部材８１は絶縁物で形成されているため、超音波トランスデューサ部１と放熱部材８２との絶縁が確保される。
【００２７】
また、熱伝導部材８１を設ける為に超音波内視鏡４０の挿入部の先端の径を大きくする必要はなく、また放熱部材８２は薄くてよい。従って、超音波内視鏡４０の挿入部の先端の径は大きくならない。
【００２８】
また、信号線収容部２０の内部に熱伝導性充填材２２が充填されている為、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は、バッキング材１０４を介して熱伝導性充填材２２にも伝達し、さらに熱伝導性充填材２２を介して他の部分（例えば外装部材７０）に放熱される。従って、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することをさらに抑制できる。
【００２９】
図４は、超音波トランスデューサ１０２の構成を説明するための斜視図である。超音波トランスデューサ１０２は、ＰＺＴ等によって形成されている複数の圧電体層１０２ｄと、下部電極層１０２ｅと、複数の圧電体層１０２ｄの間に交互に挿入された内部電極層１０２ｆ及び１０２ｇと、上部電極層１０２ｈと、絶縁膜１０２ｉと、側面電極１０２ｊ及び１０２ｋとを有している。
【００３０】
下部電極層１０２ｅは、図中右側の側面電極１０２ｋに接続されていると共に、図中左側の側面電極１０２ｊから絶縁されている。上部電極層１０２ｈは、側面電極１０２ｊに接続されていると共に、側面電極１０２ｋから絶縁されている。また、内部電極層１０２ｆは、側面電極１０２ｊに接続されていると共に、絶縁膜１０２ｉによって側面電極１０２ｋから絶縁されている。一方、内部電極層１０２ｇは、側面電極１０２ｋに接続されていると共に、絶縁膜１０２ｉによって側面電極１０２ｊから絶縁されている。超音波トランスデューサ１０２の複数の電極をこのように形成することにより、３層の圧電体層１０２ｄに電界を印加するための３組の電極が並列に接続される。なお、圧電体層１０２ｄの層数は、３層に限られず、２層又は４層以上としても良い。
【００３１】
このような積層型の超音波トランスデューサ１０２においては、圧電体層１０２ｄに接する電極の面積が単層の場合と比較して加するので、電気的インピーダンスが低下する。従って、同じサイズの単層の超音波トランスデューサと比較して、発振出力が増大し、かつ印加される電圧に対して効率良く動作する。具体的には、圧電体層１０２ｄをＮ層とすると、圧電体層１０２ｄの数は単層の圧電振動子のＮ倍となり、各圧電体層１０２ｄの厚さは単層の圧電振動子の１／Ｎ倍となるので、超音波トランスデューサ１０２の電気インピーダンスは１／Ｎ２倍となる。従って、圧電体層１０２ｄの積層数を増減させることにより、超音波トランスデューサ１０２の電気的インピーダンスを調整できるので、駆動回路又はプリアンプとの電気的インピーダンスマッチングを図り易くなり、感度を向上させることができる。
【００３２】
一方、超音波トランスデューサ１０２を積層型とすることにより静電容量が増加するので、超音波トランスデューサ１０２からの発熱量は増加してしまう。しかし、本実施形態では熱伝導部材８１及び放熱部材８２を設けている為、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は効率よく外部に放熱され、その結果、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することを抑制できる。
【００３３】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、超音波トランスデューサ１０２で生じた熱は、バッキング材１０４を介して熱伝導部材８１に伝熱する。熱伝導部材８１に伝熱した熱は、開口部７２に入り込んだ部分を介して、外装部材７０の側面の外面に取付けられた放熱部材８２に伝熱し、放熱部材８２から外部に放熱される。このように、放熱部材８２は外装部材７０の外面に取付けられている為、超音波内視鏡４０の挿入部の径が小さくても、この挿入部の先端が温度上昇することを抑制できる。また、熱伝導部材８１を外装部材７０の側面に交わる方向に配置した為、熱伝導部材８１の熱伝導効率を上げる為に熱伝導部材８１の断面積を大きくしても、超音波内視鏡４０の挿入部の径は大きくならない。また、熱伝導部材８１を絶縁性の材料で形成したため、外装部材７０の外面に位置する放熱部材８２と超音波トランスデューサ部１との絶縁が確保される。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図３に相当する。本実施形態に係る超音波内視鏡は、熱伝導部材８１が導電材料（例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼）で形成されている点、及び放熱部材８２が絶縁材料により形成されている点を除いて、第１の実施形態に係る超音波内視鏡と同様の構成である。熱伝導部材８１及び放熱部材８２は、それぞれ熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上であるのが好ましい。
【００３５】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することを抑制でき、かつ超音波内視鏡４０の先端部の径が大きくなることを抑制できる。また、放熱部材８２が絶縁材料により形成されているため、第１の実施形態と同様に、外装部材７０の外面に位置する放熱部材８２と超音波トランスデューサ部１との絶縁が確保される。
【００３６】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図３に相当する。本実施形態に係る超音波内視鏡は、外装部材７０が熱伝導性の高い材料（例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼）で形成されている点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。本実施形態において外装部材７０は、熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上であるのが好ましい。シミュレーションによれば、本実施形態において例えば外装部材７０の熱伝導率が10W/mKの場合、第1の実施形態と比較して音響レンズ１０１の表面の温度上昇を１５%低減できる。なお、図６において外装部材７０は導電性のある材料で形成されているが、熱伝導性が高い樹脂を用いてもよい。
【００３７】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、熱伝導部材８１を介して伝熱してきた熱を、外装部材７０から放熱することもできる。従って、超音波内視鏡４０の挿入部の先端が温度上昇することをさらに抑制できる。
【００３８】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図であり、第１の実施形態における図３に相当する。本実施形態に係る超音波内視鏡は、放熱部材８２が開口部７２内に入り込んでいない点、及び熱伝導部材８１の端部が外装部材７０の開口部７２内に入り込んで放熱部材８２に接続している点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。以下、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記した各実施形態において、超音波トランスデューサ１０２は複数の圧電体層を積層させた構造である必要はなく、圧電体層が単層であってもよい。また、被検体を光学的に観察する為の撮像部３及びライトガイド部３ａを有さなくても良い。
【００４０】
図８は、本発明の各実施形態に係る超音波内視鏡と超音波内視鏡装置本体とを含む超音波内視鏡装置を示す図である。超音波トランスデューサ部１（図３）に含まれている複数の超音波トランスデューサは、複数のシールド線により、挿入部４１、操作部４２、及び、接続コード４３を介して、超音波内視鏡装置本体５０に電気的に接続される。それらのシールド線は、超音波内視鏡装置本体５０において生成される複数の駆動信号をそれぞれの超音波トランスデューサに伝送すると共に、それぞれの超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号を超音波内視鏡装置本体５０に伝送する。
【００４１】
超音波内視鏡装置本体５０は、超音波制御部５１と、駆動信号生成部５２と、送受信切換部５３と、受信信号処理部５４と、画像生成部５５と、超音波画像表示部５６と、光源６０と、撮像制御部６１と、撮像素子駆動信号生成部６２と、ビデオプロセス部６３と、撮像表示部６４とを含んでいる。
【００４２】
超音波制御部５１は、超音波トランスデューサ部１を用いた撮像動作を制御する。駆動信号生成部５２は、例えば、複数の駆動回路（パルサー等）を含み、複数の超音波トランスデューサをそれぞれ駆動するために用いられる複数の駆動信号を生成する。送受信切換部５３は、超音波トランスデューサ部１への駆動信号の出力と、超音波トランスデューサ部１からの受信信号の入力とを切り換える。
【００４３】
受信信号処理部５４は、例えば、複数のプリアンプと、複数のＡ／Ｄ変換器と、ディジタル信号処理回路又はＣＰＵとを含み、複数の超音波トランスデューサから出力される受信信号について、増幅、整相加算、検波等の所定の信号処理を施す。画像生成部５５は、所定の信号処理が施された受信信号に基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する。超音波画像表示部５６は、そのようにして生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示する。
【００４４】
光源６０は、被検体の照明に使用する光を発生する。光源６０から出た光は、ユニバーサルコード４４内の光ファイバー３１（図３）を介して、挿入部４１の照明窓３２（図３）を通して被検体を照明する。照明された被検体は、挿入部４１の観察窓３ｄ（図２）を通して撮像部３によって撮像され、撮像部３から出力される映像信号が、接続コード４３を介して、超音波内視鏡装置本体５０のビデオプロセス部６３に入力される。
【００４５】
撮像制御部６１は、撮像部３を用いた撮像動作を制御する。撮像素子駆動信号生成部６２は、撮像部３に供給される駆動信号を生成する。ビデオプロセス部６３は、撮像部３から入力される映像信号に基づいて画像データを生成する。撮像表示部６４は、ビデオプロセス部６３から画像データを入力して、被検体の画像を表示する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、上部消化器官や気管支等の体腔検査に用いる超音波探触子、超音波探触子を備えた超音波内視鏡、及び超音波内視鏡を備えた超音波内視鏡装置において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の各実施形態に係る内視鏡の外観を示す模式図。
【図２】第１の実施形態に係る超音波内視鏡の先端を示す斜視図。
【図３】第１の実施形態に係る超音波内視鏡の挿入部の先端の構造を示す断面図。
【図４】超音波トランスデューサ１０２の構成を説明するための斜視図。
【図５】第２の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図。
【図６】第３の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図。
【図７】第４の実施形態に係る超音波内視鏡の構成を説明するための断面図。
【図８】本発明の各実施形態に係る超音波内視鏡と超音波内視鏡装置本体とを含む超音波内視鏡装置を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１…超音波トランスデューサ部、２…信号線、３…撮像部、３ａ…ライドガイド部、３ｄ…観察窓、６…被覆材、１１…屈曲部、１２…アングルリング、１３…ピン、１５…連結部、１６…螺旋状部材、２０…信号線収容部、２２…熱伝導性充填材、３１…光ファイバー、３２…照明窓、４０…超音波内視鏡、４１…挿入部、４２…操作部、４３…接続コード、４４…ユニバーサルコード、４６…処置具挿入口、５０…超音波内視鏡装置本体、５１…超音波制御部、５２…駆動信号生成部、５３…送受信切換部、５４…受信信号処理部、５５…画像生成部、５６…超音波画像表示部、６０…光源、６１…撮像制御部、６２…撮像素子駆動信号生成部、６３…ビデオプロセス部、６４…撮像表示部、７０…外装部材、７２…開口部、８１…熱伝導部材、８２…放熱部材、９０…光学系収容部材、１０１…音響レンズ、１０２…超音波トランスデューサ、１０２ｄ…圧電体層、１０２ｅ…下部電極層、１０２ｆ，１０２ｇ…下部電極層、１０２ｈ…上部電極層、１０２ｉ…絶縁膜、１０２ｊ，１０２ｋ…側面電極、１０３…音響整合層、１０４…バッキング材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波トランスデューサを有する超音波トランスデューサ部と、
前記超音波トランスデューサ部を収容する外装部材と、
前記外装部材に設けられた開口と、
前記外装部材内に配置され、前記超音波トランスデューサ部に接続する熱伝導部材と、
前記外装部材の外面に設けられ、前記開口を介して前記熱伝導部材に接続する放熱部材と、
を具備する超音波探触子。
【請求項２】
前記放熱部材は、一部が前記開口内に位置しており、該一部が前記熱伝導部材に接続する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、一部が前記開口内に位置しており、該一部が前記外装部材に接続する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記放熱部材は、前記超音波トランスデューサ部と絶縁している請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記熱伝導部材及び前記放熱部材の少なくとも一方は絶縁性を有する請求項４に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記熱伝導部材及び前記放熱部材は熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上である請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記放熱部材はステンレス鋼である請求項６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記超音波トランスデューサ部はバッキング部材を有し、
前記熱伝導部材は、前記バッキング部材に接続し、
前記バッキング部材は、絶縁性の基材に、該基材より熱伝導率が高いフィラーを混合した材料により形成されている請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項９】
前記超音波トランスデューサは、電極を介して積層された複数の圧電体を有する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
前記外装部材は熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上である請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項１１】
前記外装部材はステンレス鋼である請求項１０に記載の超音波探触子。
【請求項１２】
前記超音波トランスデューサ部に接続し、前記超音波トランスデューサの駆動信号を伝達する信号線と、
前記外装部材内に設けられ、前記信号線を収容し、端部が前記熱伝導部材に接続する信号線収容部と、
前記信号線収容部に充填された熱伝導性充填剤と、
を具備する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項１３】
前記熱伝導性充填剤の熱伝導率は２W／（ｍ・K）以上である請求項１２に記載の超音波探触子。
【請求項１】
複数の超音波トランスデューサを有する超音波トランスデューサ部と、
前記超音波トランスデューサ部を収容する外装部材と、
前記外装部材に設けられた開口と、
前記外装部材内に配置され、前記超音波トランスデューサ部に接続する熱伝導部材と、
前記外装部材の外面に設けられ、前記開口を介して前記熱伝導部材に接続する放熱部材と、
を具備する超音波探触子。
【請求項２】
前記放熱部材は、一部が前記開口内に位置しており、該一部が前記熱伝導部材に接続する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、一部が前記開口内に位置しており、該一部が前記外装部材に接続する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記放熱部材は、前記超音波トランスデューサ部と絶縁している請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記熱伝導部材及び前記放熱部材の少なくとも一方は絶縁性を有する請求項４に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記熱伝導部材及び前記放熱部材は熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上である請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記放熱部材はステンレス鋼である請求項６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記超音波トランスデューサ部はバッキング部材を有し、
前記熱伝導部材は、前記バッキング部材に接続し、
前記バッキング部材は、絶縁性の基材に、該基材より熱伝導率が高いフィラーを混合した材料により形成されている請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項９】
前記超音波トランスデューサは、電極を介して積層された複数の圧電体を有する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
前記外装部材は熱伝導率が１０W／（ｍ・K）以上である請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項１１】
前記外装部材はステンレス鋼である請求項１０に記載の超音波探触子。
【請求項１２】
前記超音波トランスデューサ部に接続し、前記超音波トランスデューサの駆動信号を伝達する信号線と、
前記外装部材内に設けられ、前記信号線を収容し、端部が前記熱伝導部材に接続する信号線収容部と、
前記信号線収容部に充填された熱伝導性充填剤と、
を具備する請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項１３】
前記熱伝導性充填剤の熱伝導率は２W／（ｍ・K）以上である請求項１２に記載の超音波探触子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−８２３６１（Ｐ２００９−８２３６１Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５４９５３（Ｐ２００７−２５４９５３）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]