(57)【要約】【課題】摺動接点の潤滑状態を改善し長寿命化を図った超音波探触子を提供する。【解決手段】超音波伝播媒質１と軸２を中心に回転する駆動モータ３に固定された超音波振動子４をウインドウ９で内包したウインドウケース内部で、超音波伝播媒質１は、構成樹脂、接着剤への浸漬試験にて質量変化率が限度内であり、オレフィン系合成油で構成され、超音波振動子４への信号授受を駆動モータに固定されたビッカース硬度260 Hv以上の材質からなるスリップリング５とベース６に固定されたスリップリング５よりも硬度の大きな材質からなるブラシ７を用いて行い、スリップリング５とブラシ７の接触押圧が7.8 mN  〜 12.8 mN に設定された構成による超音波探触子を用いることにより、長寿命化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する超音波振動子と、前記超音波振動子を回動させる回動モータと、前記超音波振動子の信号を伝達する信号伝達部と、超音波を伝達するための超音波伝播媒質と、これらの構成要素を内包し、かつ超音波透過性を有するウインドウケースと、を有し、前記超音波伝播媒質がオレフィン系合成油であることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記信号伝達部がスリップリングとブラシで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記スリップリングの硬度は、ビッカース硬度が２６０Hv以上であり、かつ、前記ブラシの硬度は前記スリップリング硬度よりも大きいことを特徴とする請求項1または２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記スリップリングに対する前記ブラシの接触押圧が、７．８mN以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記スリップリングに対する前記ブラシの接触押圧が、７．８mN以上 １２．８mN以下であることを特徴とする請求項1ないし４のいずれかに記載の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 超音波信号により超音波画像を得る超音波診断装置に使用する超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の体腔内超音波探触子は、図５に示すように、体内に挿入する挿入部の先端部内に回転自在に収容した回転子１３と、この回転子１３に取り付けた超音波振動子４と、上記挿入部内に挿通されかつ一端を上記回転子１３に固定し他端を手元側の操作部に導いた中空の駆動軸１２と、上記操作部内に収容された駆動軸回転用のモータと、上記駆動軸内に挿通されかつ一端側を上記超音波振動子に電機接続して上記駆動軸と一体に回転する信号ケーブル１０と、この信号ケーブル１０の他端に図６（図５のＡ部拡大概要図）に示すように電気接続されて上記操作部内に設けられかつスリップリング５と、上記操作部内に設けられかつ上記スリップリング５に電気的に摺接するブラシ７とを具備したことを特徴としている。（例えば、特許文献１参照。）
この方法により、超音波振動子４と一体に信号ケーブル１０が回転しても、信号ケーブル１０に捩れを生じることなく電気的接触を確保でき、先端部の小型化が可能となる構成となる。また、一般に摺動接点を有する構成では、摩耗を出来るだけ防ぐために、潤滑膜で覆うためのポリマー等の雰囲気、グリース等が用いられる。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】特開昭６３−３４７３７号公報
【特許文献２】特開平７−３９１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スリップリングとブラシが摺動接点となる構成において、基本的な問題として、凝着摩耗や削れによるアブレシブ磨耗の溝がスリップリングの摺動接点部分の表面から深い部分に達してしまう、もしくは放電の発生に起因した異常摩耗（摺動による一般的な磨耗とは異なる磨耗）により、正常に信号が伝達できず、超音波画像上ノイズが発生することで使用継続が難しく、いわゆる「寿命」となり、長寿命化の実現が困難であるという問題を有している。
【０００４】
さらに、摺動接点における耐久性は、スリップリングとブラシの浸される環境にも大きく影響を受け、スリップリングとブラシが伝播媒質に浸される構成を提供する場合、伝播媒質の潤滑性能・接点材料・接点構造等の組み合わせを考慮する必要があり長寿命化の実現が難しいという問題があった。
【０００５】
さらに、他の摺動接点におけるポリマー、潤滑膜等による従来の技術では、摺動接点への潤滑性能は実現できるが、超音波探触子として特性面で最適な音響特性を考慮する必要があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、超音波探触子に必要とされる音響特性を満足し、かつ、潤滑性能に優れたシステムとしてのスリップリングーブラシ間の構成を有し、超音波探触子の長寿命化を実現す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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波探触子は、超音波を送受信する超音波振動子と、前記超音波振動子を回動させる回動モータと、前記超音波振動子の信号を伝
達する信号伝達部と、超音波を伝達するための超音波伝播媒質と、これらの構成要素を内包し、かつ超音波透過性を有するウインドウケースと、を有し、前記超音波伝播媒質がオレフィン系合成油である構成を特徴としたものである。
【０００８】
また、本発明は、前記信号伝達部がスリップリングとブラシで構成されている。また、前記スリップリング硬度は、ビッカース硬度が２６０ Hv以上であり、かつ、前記ブラシの硬度は前記スリップリング硬度よりも大きいことを特徴とするものである。さらに、本発明は、前記スリップリングに対する前記ブラシの接触押圧が、７．８ mN以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明は、前記スリップリングに対する前記ブラシの接触押圧が、７．８ mN以上 １２．８ mN以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超音波探触子によれば、超音波探触子に必要な所望の音響性能を実現した長寿命なスリップリングーブラシの構成を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の超音波探触子の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における超音波探触子の体腔内へ挿入する先端部の構成を示す。
【００１２】
図１において、超音波探触子の先端部は、超音波伝播媒質１、軸２を中心に回転する駆動モータ３、駆動モータ３に固定された超音波振動子４をウインドウ９で内包する構成を有し、駆動モータ３は１０回転/秒程度の高速回転をして、超音波振動子４から放射する超音波信号により先端部前面の広い範囲へビームを形成することを可能としている。また、超音波振動子４への電気信号の送受信を行う信号伝達部は、駆動モータ３に固定されたスリップリング５と、ベース６に固定されたブラシ７とで構成し摺動接触により行っている。
【００１３】
超音波伝播媒質１としては、従来使用の鉱物油よりも、特定の性能を高めるために化学合成された合成油の中から、各種分析、実験により、まず最初のポイントとして摺動特性がよく要望を満たすものとしてオレフィン系合成油を用いることにした。
【００１４】
これより、鉱物油よりも優れた潤滑性能を有することが可能となり、スリップリング５とブラシ７の接触状態を潤滑膜により滑らかにし、スリップリング５とブラシ７の凝着磨耗、さらに、凝着磨耗粉もしくは、スリップリング５とブラシ７の材料自体による削れによるアブレシブ磨耗、また、凝着磨耗粉がスリップリング５とブラシ７の間から遊離する際に生じやすい放電の発生による異常磨耗を防ぐことが可能になる。
【００１５】
また、一般に、音響特性として重要な音響インピーダンス（第２のポイント）は、超音波の圧電素子から生体までの間で音響インピーダンスとの差異が大きいほど送受信する超音波が反射しやすくなり、受信感度が低下してしまう。このことから、特に生体に近い構成要素である超音波伝播媒質１としては、生体の皮膚の音響インピーダンスが約1.58 MRaylであることからこれに近い値のものが理想とされる。
【００１６】
本実施の形態の超音波探触子では、超音波伝播媒質1として、オレフィン系合成油の中でも、関東化成工業製のFLOIL （登録商標）を用いた。これは音響インピーダンスが1.154 MRaylでありほぼ理想に近いといえる。本発明においては、Floil（登録商標）において所望の音響特性を実現し、画像評価・臨床評価においても性能を満足している。
【００１７】
また、第３のポイントとして、音速は、一般的に超音波診断装置の音速は1530 m/sとされているが、超音波伝播媒質１の音速との差異によりビームの屈折に影響を及ぼ。FLOIL（登録商標）においては、音速が1401 m/sであるが、画像評価・臨床評価においても性能を満足していて超音波探触子としての性能を実現できている。
【００１８】
また、第４のポイントとして、スリップリングの硬度は、ビッカース硬度が260 Hv以上で、さらに、ブラシの硬度はスリップリングの硬度よりも大きくすることにより、ブラシが異常磨耗を起こして削れてしまうことを防ぐことが出来る。
【００１９】
図２は超音波探触子の連続動作試験実施の結果を表したもので、耐久性（寿命）の面で、記号「○」は診断装置本体に接続して実施した連続動作試験にて、画面にノイズが発生しない期間が目標値を満足したものであり、記号「×」はクリアーできなかったものを示す。実験結果より、ビッカース硬度が260 Hv以上ありかつ、超音波伝播媒質１がオレフィン系合成油のFLOIL（登録商標）であることが必要とされることは明白である。
【００２０】
また、第５のポイントとスリップリングとブラシの接触押し圧は、図３に示すように、実験より、7.8 mN  〜 12.8 mN（7.8 mN以上、12.8 mN以下）と設定することにより、回転によるブラシの浮きによる放電の発生を防ぎ、また、押し圧が強いことによる凝着磨耗を防ぐ適切な接触押し圧とすることが可能になる。
【００２１】
図３を用いて詳細に説明すると、実線は、画像ノイズ発生サンプル度数、点線は、画像ノイズが発生無しのサンプル度数を示す。接触押圧が、6.8 mNの際のサンプル数（度数）は、0.5未満になり、実験的には7.8 mN以上で画像ノイズを発生するサンプルがゼロとなったことから7.8 mN以上では画像ノイズに対して十分効果があるといえる。また一方、接触押圧が強すぎても凝着摩耗をより起こしやすくする要因となり、潤滑性に対してもある一定の上限を設けるのが好ましいことから、12.8 mNを上限に設定した。
【００２２】
また、超音波伝播媒質1は、ウインドウケース内部で使用する他の構成部品、接着材等へ及ぼすケミカルアタックによる膨潤を低減するものとする必要があり、この耐ケミカルアタック性も、オレフィン系合成油を使用することで、浸漬試験の結果から全ての構成材において質量変化率が限度内となっており、好ましい結果となっている。
【００２３】
また、各周波数において測定した減衰率も、Floil（登録商標）で、約0.06 dB/mm・MHzであることがわかり、診断装置本体に接続した画像評価において、超音波探触子として十分必要な音響特性であることが検証されている。
【００２４】
以上のように、本発明の実施の形態においては、超音波伝播媒質1をオレフィン系合成油FLOIL（登録商標）とすることにより、超音波探触子に必要な音響性能を実現した上で、スリップリング５とブラシ７の表面硬度、接触押圧の検討により、摺動時における摺動接点の凝着磨耗、アブレシブ磨耗を抑え、放電の発生による異常磨耗の発生をも防ぎ、潤滑性能に優れたシステムとしてのスリップリングーブラシ間の構成を有し、超音波探触子の長寿命化を実現することが出来る。
【００２５】
また、図４に示すように、本発明の実施の形態における駆動モータ３に固定する超音波振動子４を2個以上配置することによって、ブラシの本数が増え、摺動接点が増えても、スリップリングとブラシの摺動接点の接触状態は上記と同様の効果が得られる。また、実施の形態におけるスリップリング５は、表面にメッキで電気接点を構成ることも可能だが、スリップリング５の構成自体を接点材料とすることにより、アブレシブ磨耗で接点がなくなるということがなく、より安定した構成とすることが出来る。
【００２６】
なお、本実施の形態では、オレフィン系合成油のFLOIL（登録商標）での効果を説明したが、オレフィン系合成油であって、同様の音響特性を満足する媒質であれば、FLOIL（登録商標）に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかる超音波探触子は、広範囲の超音波画像を取得可能であり、また、長寿命を実現する耐久性を有し、超音波診断装置の体腔内に挿入可能な超音波探触子等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における超音波探触子先端部の構成図
【図２】本発明の実施の形態における超音波探触子の連続動作試験実施の結果図
【図３】本発明の実施の形態における超音波探触子の接触押圧実験の結果図
【図４】本発明の実施の形態における超音波探触子先端部の構成図
【図５】従来の超音波探触子の先端部構成の図
【図６】従来の超音波探触子の構成におけるＡ部拡大概要図
【符号の説明】
【００２９】
１  超音波伝播媒質
２  軸
３  駆動モータ
４  超音波振動子
５  スリップリング
６  ベース
７  ブラシ
８  軸支柱
９  ウインドウ
１０  信号ケーブル
１１  導線
１２  駆動軸
１３  回転子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010136857.tif 000006
【図５】
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【図６】
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