(57)【要約】  超音波診断装置本体に接続可能な超音波探触子は、電気信号と超音波とを相互に変換する素子部と、素子部に電気的に接続される電気信号処理回路と、素子部と電気信号処理回路を収納するケースと、素子部と電気信号処理回路とを電気的に接続する素子部基板と、ケースに接するように配置され、素子部と電気信号処理回路を分離する仕切り部とを備え、ケース内であって仕切り部で分離された素子部側の空間にケースの内壁面を形成する物質の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する第１の材料が充填されることにより、電気信号処理回路などの回路部で発生する熱をより効率的に放熱することができる。
2014076973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波診断装置本体に接続可能な超音波探触子であって、
電気信号と超音波とを相互に変換する素子部と、
前記素子部に電気的に接続される電気信号処理回路と、
前記素子部と前記電気信号処理回路を収納するケースと、
前記素子部と前記電気信号処理回路とを電気的に接続する素子部基板と、
前記ケースに接するように配置され、前記素子部と前記電気信号処理回路を分離する仕切り部とを備え、
前記ケース内であって前記仕切り部で分離された素子部側の空間に前記ケースの内壁面を形成する物質の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する第１の材料が充填された超音波探触子。
【請求項２】
前記電気信号処理回路は気体と接触している請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記電気信号処理回路を実装した回路部基板と、
前記電気信号処理回路と前記超音波診断装置本体とを電気的に接続し信号を伝達するケーブルと、
前記ケーブルと接続し、前記回路部基板を支持する少なくとも１本以上のアームとを備え、
前記アームの熱伝導率は、前記第１の材料の熱伝導率よりも高い請求項１又は２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記アームは導電材料からなり、
前記回路部基板は、前記アームとの接触部に前記電気信号処理回路のグラウンド電極を有する請求項３に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記ケーブルを固定するケーブルクランプを備え、
前記ケーブルは、前記ケーブルクランプを介して前記アームと接続する請求項３又は４に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記ケーブルクランプには、前記ケーブルを囲むように配置される放熱板が接続されている請求項５に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記ケーブルクランプと前記アームは一体的に形成される請求項５又は６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記アームは金属からなり、
前記アームの長手方向における中央よりも前記ケーブルクランプ側の表面に、酸化処理または熱放射塗料の塗布が施されている請求項５から７のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項９】
前記ケースの外側において前記ケーブルを貫通させるとともに前記ケースに接触するストレインレリーフをさらに備え、
前記放熱板は、前記ケースと前記ケーブルとの間に配置される第１の放熱板と、前記ストレインレリーフ内に配置されるとともに前記第１の放熱板に接触する第２の放熱板とを備える請求項５から８のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
前記ケースは少なくとも第１の部品と第２の部品を有し、
前記第１の部品と前記第２の部品が接合されている請求項１から９のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項１１】
前記第１の部品及び前記第２の部品は、それぞれが前記素子部から前記電気信号処理回路までを覆う請求項１０に記載の超音波探触子。
【請求項１２】
前記仕切り部は、前記第１の部品と一体的に形成されている請求項１０又は１１のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項１３】
前記ケースのうち、前記仕切り部と前記素子部の間に位置する部分には穴が形成され、
前記ケース内の前記素子部側の空間に前記第１の材料が充填された状態にて、前記穴の前記素子部側の開口は前記第１の材料によって封止されている請求項１から１２のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項１４】
前記第１の部品は前記素子部を収納し、
前記第２の部品は前記電気信号処理回路を収納し、
前記第１の部品と前記第２の部品は前記素子部と前記電気信号処理回路の間で接合されている請求項１０に記載の超音波探触子。
【請求項１５】
前記仕切り部は、前記第１の部品と前記第２の部品の接合面の平面上に形成されている請求項１４に記載の超音波探触子。
【請求項１６】
前記仕切り部には、前記素子部基板が貫通する第１の穴と、第１の穴とは異なる第２の穴が形成され、
前記ケース内の前記素子部側の空間に前記第１の材料が充填された状態にて、前記第２の穴の前記素子部側の開口は前記第１の材料によって封止されている請求項１４又は１５に記載の超音波探触子。
【請求項１７】
前記第１の部品と前記第２の部品の接合面において、前記仕切り部は前記第１の部品と前記第２の部品に挟まれている請求項１４から１６のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項１８】
前記仕切り部は少なくとも２以上の仕切り板からなる請求項１から１７のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項１９】
前記少なくとも２以上の仕切り板のうち、前記少なくとも２以上の仕切り板同士の間の空間に前記第１の材料が充填され、前記素子部と前記仕切り板との間の空間に前記第１の材料よりも熱伝導率の高い第２の材料が充填されている請求項１８に記載の超音波探触子。
【請求項２０】
前記第１の部品の熱伝導率は、前記仕切り部の熱伝導率よりも高い請求項１０から１９のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項２１】
前記ケースの内壁面はグラファイト層が形成されている請求項１から２０のいずれか１項に記載の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示技術は、超音波診断装置本体に接続して使用可能な超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体に超音波を送信しその反射してくる超音波を受信して被検体の断層像を得る超音波診断装置は、主に医療現場などで用いられている。超音波探触子は、コネクタおよびケーブルを介して超音波診断装置本体に接続され、超音波診断装置本体からの電気信号を超音波に変換する。超音波探触子は、被検体に接触した状態にて、超音波信号を被検体に送信し、被検体から反射した超音波信号を受信して電気信号に変換する。【０００３】
超音波探触子の素子部は、圧電素子と、例えば音響整合層、音響レンズ、バッキング材などで構成され、電気信号と超音波信号の変換を行っている。超音波探触子の素子部と超音波診断装置本体は、ケーブル又はコネクタを介して接続されている。近年では、マトリックスアレイ素子を用いた三次元表示などを実現するために、素子部は、以前よりはるかに多くの信号の授受が必要になっている。このような多くの信号を超音波探触子と超音波診断装置本体との間でケーブルを介して授受するためには、例えば数千本のケーブルが必要となる。このような場合、ケーブルが太くなることで使用性（使い勝手）が低下したり、ケーブル又はコネクタのコストが増大するおそれがある。そこで、実用化されているマトリックス超音波探触子では、超音波診断装置本体ではなく超音波探触子の内部に、サブビームフォーマー回路が配置される。これにより、信号を授受するケーブル又はコネクタの数が低減される。また、超音波探触子の性能を向上させる目的で、超音波探触子の素子部により近い場所にアンプ又はスイッチ回路が配置されるものもある。【０００４】
一方、超音波探触子における被検体との接触部および操作者との接触部は、超音波探触子の素子部に印加される電力による発熱や、素子部の近傍に配置した回路部の発熱により、温度が上昇しやすい。よって、これらの接触部の温度に対しては安全性の観点から規制がある。また上述したとおり、超音波探触子の内部に回路が内蔵される場合、内蔵された回路の消費電力による発熱により、超音波探触子の素子部や筐体の温度が上昇するという課題が生じる。【０００５】
そこで例えば、特許文献１に開示される超音波探触子が提案されている。特許文献１の超音波探触子では、図２２に示すとおり、ケース１００内に回路基板１０１が収納される。回路基板１０１には、熱伝達率の高い材料で形成された熱伝達板１０２が接続される。熱伝達板１０２とシールドケース１０３は、信号を授受するケーブル１０４の周りを被覆した電磁シールド用金属部材１０５に接続される。回路基板１０１には、熱を伝達分散するヒートスプレッダ（図示せず）を設けて熱伝達板１０２に接続している。このような構成により、回路基板１０１で発生する熱を放熱している。また、特許文献１の超音波探触子では、ケース１００内に収納された素子部１０６及び熱伝達板１０２に接続されるシールドケース１０３が電磁シールド用金属部材１０５に接続されるとともに、回路基板１０１とシールドケース１０３の隙間は断熱性の高い硬質ウレタンフォームで覆われている。このような構成により、回路基板１０１の熱が素子部１０６に伝熱することを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の超音波探触子によれば、回路部１０１の熱が素子部１０６に伝熱することを十分に抑制することができない。【０００８】
特許文献１の超音波探触子では、素子部１０６は、シールドケース１０３を経由して、電磁シールド用金属部材１０５又はケーブル１０４近傍の電磁シールド部材に接続される。また回路基板１０１が、ヒートスプレッダと熱伝達板１０２を経由して、電磁シールド用金属部材１０５に接続されることで、回路部１０１から発生する熱が放熱される。このような構成では、電磁シールド用金属部材１０５又はケーブル１０４近傍のシールドケース１０３に集まった熱によって、ケース１００とシールドケース１０３の間に存在する空間において、空気の対流が生じる。特に、素子部１０６が上を向いた状態で保持される場合には、回路部１０１から発生した熱が素子部１０６に伝達されるため、素子部１０６の温度が上昇するという課題がある。【０００９】
そこで本開示技術は、電気信号と超音波とを相互に変換する素子部と、素子部に電気的に接続される電気信号処理回路などの回路部とを有する超音波探触子であって、回路部で発生する熱が素子部に伝わること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】
【００１０】
そしてこの目的を達成するために本開示技術は、超音波診断装置本体に接続可能な超音波探触子であって、
電気信号と超音波とを相互に変換する素子部と、
素子部に電気的に接続される電気信号処理回路と、
素子部と電気信号処理回路を収納するケースと、
素子部と電気信号処理回路とを電気的に接続する素子部基板と、
ケースに接するように配置され、素子部と電気信号処理回路を分離する仕切り部とを備え、
ケース内であって仕切り部で分離された素子部側の空間にケースの内壁面を形成する物質の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する第１の材料が充填される。【００１１】
また、電気信号処理回路は気体と接触している構成であってもよい。【００１２】
また、電気信号処理回路を実装した回路部基板と、
電気信号処理回路と超音波診断装置本体とを電気的に接続し信号を伝達するケーブルと、
ケーブルと接続し、回路部基板を支持する少なくとも１本以上のアームとを備え、
アームの熱伝導率は、第１の材料の熱伝導率よりも高い構成であってもよい。【００１３】
また、アームは導電材料からなり、
回路部基板は、アームとの接触部に電気信号処理回路のグラウンド電極を有する構成であってもよい。【００１４】
また、ケーブルを固定するケーブルクランプを備え、
ケーブルは、ケーブルクランプを介してアームと接続する構成であってもよい。【００１５】
また、ケーブルクランプには、ケーブルを囲むように配置される放熱板が接続されている構成であってもよい。【００１６】
また、ケーブルクランプとアームは一体的に形成される構成であってもよい。【００１７】
また、アームは金属からなり、
アームの長手方向における中央よりもケーブルクランプ側の表面に、酸化処理または熱放射塗料の塗布が施されている構成であってもよい。【００１８】
また、ケースの外側においてケーブルを貫通させるとともにケースに接触するストレインレリーフをさらに備え、
放熱板は、ケースとケーブルとの間に配置される第１の放熱板と、ストレインレリーフ内に配置されるとともに第１の放熱板に接触する第２の放熱板とを備える構成であってもよい。【００１９】
また、ケースは少なくとも第１の部品と第２の部品を有し、
第１の部品と第２の部品が接合されている構成であってもよい。【００２０】
また、第１の部品及び第２の部品は、それぞれが素子部から電気信号処理回路までを覆う構成であってもよい。【００２１】
また、仕切り部は、第１の部品と一体的に形成されている構成であってもよい。【００２２】
また、ケースのうち、仕切り部と素子部の間に位置する部分には穴が形成され、
ケース内の素子部側の空間に第１の材料が充填された状態にて、穴の素子部側の開口は第１の材料によって封止されている構成であってもよい。【００２３】
また、第１の部品は素子部を収納し、
第２の部品は電気信号処理回路を収納し、
第１の部品と第２の部品は素子部と電気信号処理回路の間で接合されている構成であってもよい。【００２４】
また、仕切り部は、第１の部品と第２の部品の接合面の平面上に形成されている構成であってもよい。【００２５】
また、仕切り部には、素子部基板が貫通する第１の穴と、第１の穴とは異なる第２の穴が形成され、
ケース内の素子部側の空間に第１の材料が充填された状態にて、第２の穴の素子部側の開口は第１の材料によって封止されている構成であってもよい。【００２６】
また、第１の部品と第２の部品の接合面において、仕切り部は第１の部品と第２の部品に挟まれている構成であってもよい。【００２７】
また、仕切り部は少なくとも２以上の仕切り板からなる構成であってもよい。【００２８】
また、少なくとも２以上の仕切り板のうち、少なくとも２以上の仕切り板同士の間の空間に第１の材料が充填され、素子部と仕切り板との間の空間に第１の材料よりも熱伝導率の高い第２の材料が充填されている構成であってもよい。【００２９】
また、第１の部品の熱伝導率は、仕切り部の熱伝導率よりも高い構成であってもよい。【００３０】
また、ケースの内壁面はグラファイト層が形成されている構成であっても良い。
【発明の効果】
【００３１】
本開示技術の超音波探触子は、電気信号処理回路などの回路部で発生する熱が素子部に伝わることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）第１の実施形態における超音波探触子Ｐの一例を示す断面図、（ｂ）図１（ａ）における超音波探触子ＰのＡ−Ａ’断面から見た一例を示す断面図
【図２】第１の実施形態における超音波探触子Ｐの各構成部品を分解した一例を示す立体図
【図３】第１の実施形態における超音波探触子Ｐのケースの片側を分離し各構成部品を組み込んだ状態が見える一例を示す図
【図４】第１の実施形態における超音波探触子のケース内に断熱材を充填する方法の一例を示す図
【図５】電気信号処理回路から発生する熱の伝熱をシミュレーションするために用いた超音波探触子の説明図
【図６】（ａ）超音波探触子の素子部を地上に対して上方に向けて保持した場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図、（ｂ）超音波探触子の素子部を地上に対して下方に向けて保持した場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図
【図７】（ａ）分離された素子部と電気信号処理回路との間を空気とした場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図、（ｂ）ケース内の空間すべてを断熱材で充填させた場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図
【図８】ケース内の素子部と仕切り部の間に断熱材を充填させ、電気信号処理回路からケースの間の空間は空気とした場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図
【図９】ケース内の素子部と仕切り部の間に断熱材を充填させ、回路部基板をアームに接続した場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図
【図１０】（ａ）ケースの材料として変性ＰＰＥ樹脂を用いた場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図、（ｂ）ケースの材料として非導電性高熱伝導ＰＢＴを用いた場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図
【図１１】ケース内の素子部と仕切り部の間に断熱材を充填させ、回路部基板をアームに接続し、ケースの材料として非導電性高熱伝導ＰＢＴを用いた場合の超音波探触子の表面温度の計算結果を示す図
【図１２】（ａ）第１の実施形態の変形例１における超音波探触子Ｑの一例を示す断面図、（ｂ）図１２（ａ）における超音波探触子ＱのＡ−Ａ’断面から見た一例を示す断面図
【図１３】（ａ）第１の実施形態の変形例２における超音波探触子Ｒの一例を示す断面図、（ｂ）図１３（ａ）における超音波探触子ＲのＡ−Ａ’断面から見た一例を示す断面図
【図１４】（ａ）第２の実施形態における超音波探触子Ｓの一例を示す断面図、（ｂ）図１４（ａ）における超音波探触子ＳのＡ−Ａ’断面から見た一例を示す断面図
【図１５】第２の実施形態における超音波探触子Ｓのケース９を分離して立体的に示した一例を示す図
【図１６】第２の実施形態における超音波探触子のケース内に断熱材を充填する方法の一例を示した図
【図１７】（ａ）第２の実施形態の変形例１における超音波探触子Ｔの一例を示す断面図、（ｂ）図１７（ａ）における超音波探触子ＴのＡ−Ａ’断面から見た一例を示す断面図
【図１８】（ａ）第２の実施形態の変形例２における超音波探触子Ｕの一例を示す断面図、（ｂ）図１８（ａ）における超音波探触子ＵのＡ−Ａ’断面から見た一例を示す断面図
【図１９】超音波探触子Ｕの一部の一例を説明する図
【図２０】超音波探触子Ｕのケース内に断熱材を充填する方法の一例を示した図
【図２１】（ａ）第２の実施形態の変形例３における超音波探触子Ｖの一例を示す断面図、（ｂ）図２１（ａ）における超音波探触子ＶのＡ−Ａ’断面から見た一例を示す断面図
【図２２】従来例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本開示技術に係る超音波探触子の第１、第２の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本開示技術の超音波探触子Ｐの第１の実施形態の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における超音波探触子ＰのＡ−Ａ’断面から見た断面図である。図１（ａ）、１（ｂ）は、本開示技術の超音波探触子の一例を示す。
【００３５】
素子部１は、電気信号と超音波信号を変換する部分である。素子部１は、素子部基板２と接続され、素子部基板２を介して電気信号処理回路３に電気的に接続される。電気信号処理回路３は、ケーブル４に電気的に接続され、ケーブル４およびコネクタ（図示せず）を介して、図示しない超音波診断装置本体に電気的に接続される。これにより、超音波探触子Ｐの一端は、ケーブル４などを介して、図示しない超音波診断装置本体に接続可能となる。
【００３６】
ケーブル４は、信号線５と、信号線５の外表を覆うケーブルシールド６を含む。信号線５は、電気信号処理回路３と超音波診断装置本体を互いに電気的に接続している。超音波診断装置本体からの送信信号は、電気信号処理回路３を経由して、素子部１に伝達される。これにより、素子部１から被検体に超音波が送信される。送信された超音波は被検体にて反射される。素子部１は、被検体から反射された超音波を電気信号に変換する。電気信号処理回路３は、その電気信号の信号処理を行う。電気信号処理回路３によって処理された電気信号が、ケーブル４を経由して超音波診断装置本体に伝達される。これにより、超音波診断装置本体に接続されたディスプレイ（display）などに超音波診断画像が表示される。なお、素子部１は少なくとも圧電素子を含む。第１の実施形態では、素子部１はさらに、音響整合層、バッキング材７、音響レンズなどを含む。
【００３７】
ここで、超音波探触子Ｐの素子部１において、超音波診断装置本体からの送信信号のエネルギーの一部が熱となるため、素子部１の温度が上昇する。
【００３８】
電気信号処理回路３は、回路部基板８に実装されている。電気信号処理回路３は、送信用駆動回路、切り替えスイッチ、受信信号の増幅回路、受信信号を遅延加算する回路などから構成される。電気信号処理回路３では、超音波診断装置本体からの送信信号の信号処理を行う回路、又は、素子部１からの受信信号の信号処理を行う回路が集積化される。これらの回路における信号の授受の過程で電気信号処理回路３が発熱する。
【００３９】
ケース９は、素子部１及び電気信号処理回路３を収納する。「収納」には、図１（ａ）、１（ｂ）に示すように、対象物である素子部１を全体的ではなく部分的に収納する場合も含まれる。ケース９は、上下２つの部品（第１の部品と第２の部品）に分かれている。ケース９のそれぞれの部品は、素子部１及び電気信号処理回路３の両者を覆うように接着剤などで接合される。すなわち、ケース９のそれぞれの部品が、素子部１から電気信号処理回路３までを覆うように接合される。このような接合により、素子部１、素子部基板２、電気信号処理回路３などの構成部品がケース９に収納される。
【００４０】
ケース９は、絶縁性かつ高熱伝導性の材料が好ましい。ケース９は例えば、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂に、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのフィラーを混入して形成される。これらの材料は、２〜１５Ｗ／ｍ・Ｋという高い熱伝導率を有するとともに、絶縁性を有する。このような高熱伝導性材料をケース９の材料として用いることにより、ケース９全体に熱を分散させることができる。これにより、ケース９の特定の部分のみが高温となることを抑制することができる。また、ケース９は少なくとも内側（素子部１などを収納している側）の表面が高熱伝導性を有していれば、ケース９の外側の熱伝導性の高低に関わらず、ケース９の特定の部分のみが高温となることを抑制することができる。従って、ケース９は内側の表面に高熱伝導性の材料の層を形成しているものであってもよい。具体例として、ケース９の内側の表面に高熱伝導性の材料としてグラファイトを塗布していてもよい。ケース９の内側の表面のうち、電気信号処理回路３側に高熱伝導性の材料の層を形成し、素子部１側は高熱伝導性の材料層を形成しない構成としてもよい。このようにすることで、電気信号処理回路３から発生した熱をケース９に分散しつつ、素子部１側には熱の分散を防止することができる。
【００４１】
ケース９の一方の部品には、素子部１と電気信号処理回路３を空間的に分離する仕切り部１０が設けられている。第１の実施形態では仕切り部１０がケース９の一方の部品と一体的に形成されているが、このような場合に限らず、ケース９とは別に形成した仕切り部１０をケース９の内側に設けてもよい。なお、ケース９の外表は、仕切り部１０によって分離されず、素子部１から電気信号処理回路３までを覆っている。仕切り部１０は、ケース９のもう一方の部品の内面に接するように配置される。
【００４２】
仕切り部１０には貫通穴１１が設けられており、貫通穴１１を通るように素子部基板２が貫通している。素子部基板２は例えば、ガラス又はエポキシ樹脂により構成される。貫通穴１１の大きさは概ね、仕切り部１０と素子部基板２が接触する大きさであることが好ましいが、これに限らず、貫通穴１１を介した空気の対流による伝熱が無視できる程度の隙間があってもよい。また、仕切り部１０をケース９のそれぞれの部品の両方に設けるとともに、素子部基板２が貫通する仕切り部１０の部分に切欠きを設けることで、貫通穴１１を形成しても良い。また、仕切り部１０は、ケース９と同じ材料によってケース９と一体的に形成されてもよい。仕切り部１０がケース９と一体的に形成されることで、仕切り部１０とケース９とが隙間なく接合される。これにより、ケース９内の素子部１側の空間と電気信号処理回路３側の空間との間において、空気の対流を防止することができる。
【００４３】
仕切り部１０で分離されたケース９内の素子部１側の空間には、熱伝導率の低い断熱材１２（第１の材料１２）として、硬質ウレタンフォームなどが充填されている。仕切り部１０で分離された素子部１側の空間とは、素子部１と仕切り部１０とで囲まれるケース９内の空間のことであり、より具体的には、素子部１のバッキング材７と仕切り部１０とで囲まれるケース９内の空間のことである。断熱材１２としては、ケース９の少なくとも内側の表面の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するものであれば良いため、空気であっても良いが、断熱材１２は固体材料であることがより好ましい。その他には、発泡ポリスチレンフォーム、グラスウール、ロックウール、木材などでも良い。素子部１側にある断熱材１２の熱伝導率がケース９の内側の表面の熱伝導率より低いことにより、ケース９内の電気信号処理回路３側の空間と素子部１との間で熱が伝わりにくくなる。これにより、電気信号処理回路３から発生する熱が素子部１へ伝わることを抑制することができる。
【００４４】
貫通穴１１の大きさが、仕切り部１０と素子部基板２が接触しない大きさである場合には、仕切り部１０と素子部基板２との間の隙間を断熱材１２によって埋めることが好ましい。また、断熱材１２は、仕切り部１０によって分離される素子部１側の空間の全てに充填されていなくても良いが、仕切り部１０及び素子部１の両方に密着するように充填されることが好ましい。このように断熱材１２を充填するとともに、ケース９に接触する仕切り部１０を形成することによって、電気信号処理回路３で発生する熱が素子部基板２やケース９を介して素子部１へ伝わることを抑制することができる。
【００４５】
ここで、断熱材１２を素子部１と仕切り部１０とケース９で囲まれる空間に配置するには、あらかじめ成型した断熱材１２を設置しても良い。あるいは、図４に示す通り、ケース９の片方の部品に、素子部１と仕切り部１０の間の空間に連通する穴１３を設けて、穴１３から断熱材１２を注入しても良い。すなわち、ケース９の上下の部品を嵌合させた後に、穴１３から断熱材１２を注入し、断熱材１２の注入後に、穴１３を覆うように蓋１４で封止する。これにより、素子部１と仕切り部１０とケース９で囲まれた空間に、確実に隙間無く、断熱材１２を充填することができる。このとき、ケース９内の素子部１側の空間に断熱材１２が充填された状態にて、穴１３は蓋１４によって封止されている。すなわち、少なくとも穴１３の素子部１側の開口が断熱材１２で封止されている。なお、断熱材１２によって蓋１４が構成されても良い。
【００４６】
図２は、超音波探触子Ｐの第１の実施形態の各構成部品を分解して立体的に示す。図３は、超音波探触子Ｐの第１の実施形態について、ケース９の片側（上側））を分離した状態で超音波探触子Ｐの内部にある各構成部品などを示す。図２、３に示す超音波探触子Ｐでは、各構成部品をケース９内に収納し、ケース９を接合した後に、図４に示すように、ケース９内の素子部１と仕切り部１０の間の空間に対応する位置に設けられた穴１３に断熱材１２を注入している。穴１３はその後、蓋１４により封止される。
【００４７】
仕切り部１０で分離されたケース９内の電気信号処理回路３側の空間は、仕切り部１０とケース９で囲まれる電気信号処理回路３側の空間であり、この空間には、空気などの気体が充填されている。すなわち、電気信号処理回路３には気体が接触している。
【００４８】
ケース９の内部には、ケーブル４の一部であるケーブルシールド６を挟み込むケーブルクランプ１５が配置されている。ケーブルクランプ１５は、少なくとも上下二つの部品で構成される。ケーブルクランプ１５の２つの部品における締結面１６が互いに向かい合うようにして、ケーブルクランプ１５がケーブルシールド６を挟み込む。このような状態で、ねじ１７がケーブルクランプ１５の両方の部品を貫通することで、ケーブルクランプ１５がケーブル４とともに固定される。なお、図１では、ストレインレリーフ１５の形状が上方視でＴ字形の場合を図示しているが、図２では、ストレインレリーフ１５の形状が上方視で長方形である場合を図示している。
【００４９】
ケーブルクランプ１５には、少なくとも１本以上のアーム１８が接続される。アーム１８は、回路部基板８にも接続される。すなわち、アーム１８はケーブルクランプ１５と回路部基板８を支持している。第１の実施形態では、回路部基板８とアーム１８は、ねじによって互いに固定されている。第１の実施形態では、２本のアームがケーブルクランプ１５に接続しているが、１本でも、３本以上であってもよい。なお、アーム１８は、ケーブルクランプ１５の一部として、ケーブルクランプ１５と一体的に形成されていてもよい。すなわち、ケーブルクランプ１５とアーム１８は一連の一つの部材から形成されてもよい。例えばアルミダイカストなどの金属ダイカストを用いて、ケーブルクランプ１５とアーム１８を一体成型により製作しても良い。これにより、ケーブル４の固定や電気信号処理回路３からの放熱に適した複雑な形状を安価に実現することができる。また、アーム１８がケーブルクランプ１５の一部としてケーブルクランプ１５と一体的に形成されている場合、図１（ｂ）に示すとおり、ケーブルクランプ１５は、アーム１８に続く部位（下側の部位）と、その部位に対向する部位（上側の部位）でケーブルシールド６を上下方向に挟む。これにより、回路部基板８の熱を、アーム１８を介して効率よくケーブルシールド６に伝熱することができる。
【００５０】
さらに、第１の実施形態のように、ねじ１７がケーブルクランプ１５を圧接することでケーブルクランプ１５がケーブルシールド６を挟む場合に限らず、ケーブルクランプ１５を設けずに、ケーブルシールド６をアーム１８に接着してもよい。この場合の接着は、高熱伝導性又は高導電性の接着剤を用いて行っても良い。また、ケーブルクランプ１５でケーブルシールド６を挟まなくても良い。すなわち、ケーブルクランプ１５を圧接するねじ１７を設けずに、高熱伝導性又は高導電性の接着剤を用いて、ケーブルシールド６をケーブルクランプ１５の一部に接着して固定してもよい。
【００５１】
なお、アーム１８は、断熱材１２よりも高い熱伝導率を有する材料で構成される。このような材料を採用することで、電気信号処理回路３側で発生する熱を素子部１に伝熱することを抑制しながら、アーム１８を通じてケーブルシールド６へ伝熱することができる。
【００５２】
例えば、ケーブルクランプ１５及びアーム１８の材料としては、金、銀、銅などの金属材料が好ましい。さらには、金属材料の中でも、電気抵抗率が低く、熱伝導率が高く、かつ軽量で安価なアルミなどがより好ましい。このような材料を採用するとともに、回路部基板８におけるアーム１８との接触部に、電気信号処理回路３のグラウンド電極を配置しても良い。このような配置によれば、ケーブルクランプ１５によってケーブルシールド６を挟み込んでケーブル４を固定することに加え、電気信号処理回路３のグラウンド電極を、比較的太い線材であるケーブルシールド６に電気的に接続することができる。これにより、電気信号処理回路３のグラウンドインピーダンスを小さくすることができる。グラウンドインピーダンスを小さくすることにより、電気信号処理回路３は、外部からの電磁波ノイズの影響を低減することができ、あるいは、外部に放出する電磁波ノイズを少なくすることができる。
【００５３】
また、電気信号処理回路３で発生する熱は、回路部基板８に形成される広いグラウンド電極及びグラウンド電極と直接接触するアーム１８を経由して、ケーブルシールド６に伝わる。このような構成により、電気信号処理回路３の熱をケーブルシールド６まで伝熱させることにより、放熱専用の熱伝達板、ヒートスプレッダ又は電磁シールド部材などを設けることなく、効率よく放熱することができる。
【００５４】
また、アーム１８を金属により形成した場合には、アーム１８の表面の状態によって放射率が大きく変わる。例えばアルミの場合には、波長約１．６μｍの非酸化面の放射率が０．０９であるのに対して、表面のアルミを酸化させて酸化面とした場合には、放射率は０．４となる（４倍以上）。また、表面の酸化処理以外にも、アーム１８の表面に熱放射塗料（放熱塗料）を塗布しても、同様に放射率を向上させることができる。また、アルミで形成されたアーム１８と接続されるケーブルクランプ１５の表面に酸化処理を施しても良い。ケーブルクランプ１５の表面に酸化処理を施すことで、電気信号処理回路３の熱を効率良く放熱することができる。酸化処理は、アーム１８及びケーブルクランプ１５の全面に施しても良い。あるいは、アーム１８のうち、ケーブルクランプ１５の配置されるケーブル４に近い部分にのみ酸化処理または放熱塗料の塗布を施しても良い。アーム１８の長手方向における中央よりもケーブルクランプ１５側の表面に酸化処理または放熱塗料の塗布を施し、アーム１８の長手方向において中央よりもケーブルクランプ１５とは反対側の端部側の表面は酸化処理または放熱塗料の塗布を施さない構成としてもよい。これにより、温度の上昇が比較的少ないケーブル４の近傍からの放熱を増加させることができるため、素子部１やケース９の温度上昇をさらに軽減することができる。あるいは、アーム１８の表面のうち、ケーブルクランプ１５に接触する部分にのみ酸化処理または放熱塗料の塗布を施しても良い。
【００５５】
さらに、ケーブルクランプ１５及びアーム１８は、カーボンまたは金属フィラーを配合した樹脂で形成されても良い。この場合、ケーブル４の固定や電気信号処理回路３からの放熱に適した複雑な形状を、樹脂成型により安価に製作することができる。カーボンとしては、カーボンブラック、炭素繊維、黒鉛、又は、カーボングラファイトなどを使用することができる。金属フィラーとしては、銀、銅、ニッケルなどの微粉末、酸化亜鉛若しくは酸化スズのような金属酸化物、又は、アルミ若しくはステンレスの金属繊維などを使用することができる。樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、フェノール、又はナイロンなどを使用することができる。このようなカーボンまたは金属フィラーが配合された導電性の樹脂は、電気抵抗が小さく、かつ熱伝導率も一般の樹脂と比較して高いため、電気信号処理回路３からの放熱やグラウンドインピーダンスの低減に好適な材料である。
【００５６】
さらに、回路部基板８とアーム１８が接触する箇所に、回路部基板８よりも熱伝導率の高い放熱用グリスを塗布してもよい。これにより、電気信号処理回路３からアーム１８への伝熱効率をさらに向上させることができる。放熱用グリスとしては例えば、３Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率を有するシリコングリスなどを利用することができる。また、放熱用グリスが、高い熱伝導率だけでなく導電性を有する場合には、電気信号処理回路３のグラウンドインピーダンスを低減することができるため、外部からの電磁波ノイズや放射ノイズを低減することができる。熱伝導率の高いグリスを導電性グリスとするためには、カーボン又は金属フィラーを混入させればよい。金属フィラーとしては、銀、銅若しくはニッケルなどの微粉末、酸化亜鉛若しくは酸化スズのような金属酸化物、又はアルミ若しくはステンレスの金属繊維などを使用することができる。カーボンとしては、カーボンブラック、炭素繊維、黒鉛又はカーボングラファイトなどを使用することができる。
【００５７】
また、ケース９とケーブル４が接続する箇所には、ケーブル４を貫通させるストレインレリーフ１９が設けられる。具体的には、ケース９の外側においてケーブル４を貫通させるとともにケースに９に接触するストレインレリーフ１９が設けられる。ストレインレリーフ１９は、ケーブル４の急峻な曲がりによる断線を防止するために設けられている。
【００５８】
ケーブルクランプ１５は、後述するケース内放熱板２４と接続し、更にケース内放熱板２４はケース９の外側に向かって延びるねじ部２０と接続している。ねじ部２０には放射板２１（第２の放熱板２１）が螺合している。この放熱板２１は、ストレインレリーフ１９内にインサート成型された１つ以上の円板形状の板であり、アルミなどの金属で構成される。放熱板２１の中心には、ねじ部２０に螺合するねじ穴が形成されている。第１の実施形態では、放熱板２１は、３枚の円板形状を有する。このような構成によれば、放熱板２１をストレインレリーフ１９とともに回転させてねじ部２０内にねじ込むことで、ねじ部２０と放熱板２１が連結される。ねじによる連結部には、伝熱効率を向上させる目的で、高熱伝導グリス又は高熱伝導接着剤を塗布しても良い。ただし、このようなねじを用いた方法に限らず、他の方法を用いてケーブルクランプ１５と放熱板２１を連結しても良い。また、ケーブルクランプ１５、ケース内放熱板２４、及びねじ部２０は一体的に形成されていてもよい。このとき、ケーブルクランプ１５、ケース内放熱板２４、及びねじ部２０が一体形成された部品は、ケーブル４を挟み込むために上下二つの部品からなり、この二つの部品はねじ１７で固定される。このように一体形成する構成とすると、別部品で形成してから接続するよりも熱伝導効率がよくなり、好ましい。
【００５９】
放熱板２１を覆うストレインレリーフ１９の断面積は、ケーブル４の軸方向において、ケーブルクランプ１５との接続部（接触部）から超音波診断装置本体側に向かうにつれて、徐々に小さくなっている。このようなストレインレリーフ１９の形状により、ケーブル４の急峻な屈曲が妨げられる。これにより、ケーブル４の信号線５やケーブルシールド６の断線を防止することができる。さらに、例えばアルミなどの金属で製作された放熱板２１の周囲を、熱伝導率が高く非導電性のエラストマーからなるストレインレリーフ１９で覆っても良い。これにより、超音波探触子Ｐの電気的絶縁が確保される。同時に、エラストマーの放射率は約０．９５であり、アルミなどの金属の放射率よりもはるかに高いため、エラストマーからなるストレインレリーフ１９で放熱板２１を被覆することで、より効率的な放熱を実現することができる。
【００６０】
アーム１８とケーブルクランプ１５は別々の部品として製作しても良いが、このような場合に限らない。例えば、機械加工、金属ダイカスト又は樹脂成型などによってアーム１８とケーブルクランプ１５を１つの部品として製作した後、アーム１８とケーブルクランプ１５を分割しても良い。このような方法によれば、アーム１８とケーブルクランプ１５を分割する前に、ねじ部２０を加工することができる。
【００６１】
また、放熱板２１がインサートされたストレインレリーフ１９をねじ部２０にねじ込んでいくことで、ケーブルクランプ１５に挟まれたケーブル４を強固に固定することができる。ねじ部２０に、ケーブルクランプ１５がケーブル４を挟み込む方向と直交する方向（ケーブル４の軸方向）に延びる溝２３を形成しても良い。少なくとも１つの溝２３を形成することで、ねじ部２０が複数の領域に分割される（例えば３分割や４分割）。これにより、ねじ部２０にストレインレリーフ１９をねじ込んで行く際に、ケーブル４を複数の方向（例えば３方向や４方向）から締め付けることができるため、より強固にケーブル４を固定することができる。また、ねじ部２０の先端を細くテーパー状にすると、ストレインレリーフ１９をねじ部２０にねじ込んでケーブル４を締め付ける際に有利である。
【００６２】
さらに、ケース９の部品の接合部において、ケース９の二つの部品に挟まれるようにケース内放熱板２４（第１の放熱板２４）を形成してもよい。ケース内放熱板２４は、ケーブルクランプ１５と放熱板２１に接触している。このような構成とすることで、ケーブルクランプ１５の熱がケース内放熱板２４に伝わるため、放熱性を向上させることができる。ケース内放熱板２４は例えば、アルミなどの金属材料で構成される。さらに、図１（ａ）、１（ｂ）に示すように、ケース内放熱板２４と放熱板２１を接触させるように配置しても良い。ケース内放熱板２４と放熱板２１により、ケーブル４を囲むとともにケーブルクランプ１５に接続される放熱板が構成される。これにより、ケーブルクランプ１５の熱を、ケース内放熱板２４を介して放熱板２１により多く伝えることができるため、ケース内放熱板２４がない場合に比べて、電気信号処理回路３で発生した熱の放熱板２１への伝熱効率を上げることができる。結果として、ストレインレリーフ１９側の放熱板２１を経由した外部への放熱効率を向上させることができる。
【００６３】
また、ケース９とストレインレリーフ１９における互いの接続部分に窪み２２を形成してもよい。図１（ａ）、１（ｂ）では、ケース９に形成される窪み２２と、ストレインレリーフ１９に形成する窪み２２はそれぞれ向かいあうように位置している。ケース９とストレインレリーフ１９の間に接着剤を塗布して両者を接着する際に、窪み２２は接着剤を貯留する空間として機能する。これにより、余剰な接着剤が窪み２２に貯留されることとなる。窪み２２に接着剤が貯留されて硬化することで、ストレインレリーフ１９とケース９との間の隙間から水が浸入する際に、窪み２２を設けない場合に比べて、ケース９内に到達するまでの水の流入経路が長くなる。これにより、外部からの水分の流入をより確実に防止することができるので、より確実に電気的絶縁性を確保できる。
【００６４】
また、ケーブルクランプ１５におけるケーブルシールド６との接触面に凹凸を設けてもよい。このような凹凸を設けることで、ケーブル４をより強固に固定することができる。同時に、ケーブルクランプ１５からケーブルシールド６への伝熱面積が広がるため、放熱のための伝熱効果をより向上させることができる。
【００６５】
さらに、ケーブルクランプ１５におけるケーブル４との接触面に、ケーブルクランプ１５よりも熱伝導率の高いグリス又は接着剤を塗布してもよい。このようなグリス又は接着剤を塗布することで、ケーブルクランプ１５からケーブルシールド６への伝熱効率が向上するとともに、接着剤であればケーブル４をより確実に固定することが出来る。熱伝導率の高いグリスとしては例えば、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ程度のシリコングリスなどが利用できる。また、このようなグリス又は接着剤は、導電性を有することが好ましい。ケーブルクランプ１５に導電性のグリス又は接着剤を塗布することで、電気信号処理回路３のグラウンドを低インピーダンスでケーブル４へ電気的に接続することができる。これにより、外部からの電磁波ノイズの影響や、外部に放出する電磁波ノイズを低減することができる。熱伝導率の高いグリス又は接着剤を導電性とするためには、カーボン又は金属フィラーを混入させればよい。金属フィラーとしては例えば、銀、銅、ニッケルなどの微粉末、酸化亜鉛若しくは酸化スズのような金属酸化物、アルミ若しくはステンレスの金属繊維などがある。カーボンとしては例えば、カーボンブラック、炭素繊維、黒鉛、カーボングラファイトなどがある。
【００６６】
ここで、本開示技術の効果を説明するため、超音波探触子の発熱状態をシミュレーションした結果について、図５〜図１１を用いて説明する。
【００６７】
図５は、シミュレーションで用いる超音波探触子Ｘの分解図である。超音波探触子Ｘは、素子部１と、素子部基板２と、電気信号処理回路３と、信号線５と、ケーブルシールド６と、バッキング材７と、回路部基板８と、ケース９と、ケーブルクランプ１５と、ストレインレリーフ１９とを備える。これらの構成を備える点で、図５に示す超音波探触子Ｘは図１−３に示す超音波探触子Ｐと共通する。電気信号処理回路３の構造やケーブルクランプ１５の形状が異なるが、基本的な構成は概ね共通しており、図５に示す超音波探触子Ｘでも図１−３と同様の符号を用いる。簡略化のため、電磁シールド部材は省略されている。素子部１は、素子部基板２を介して電気信号処理回路３に電気的に接続される。電気信号処理回路３は、信号線５を介して超音波診断装置本体へ電気的に接続される。図５では、ケース９の２つの部品が接合される前の状態を示しているが、シミュレーション時においては、素子部１、電気信号処理回路３、ケーブルシールド６、ケーブルクランプ１５などを内包するようにケース９の２つの部品が接合されている。
【００６８】
まずは、超音波探触子Ｘにケース９内の空間を仕切る仕切り部を設けなかった超音波探触子Ｘ１のシミュレーション結果について、図６、７を用いて説明する。
【００６９】
図６（ａ）、６（ｂ）は、超音波探触子Ｘ１を用いて、素子部１には電力を印加せず、電気信号処理回路３の消費電力を３Ｗとした場合の各部位の表面温度を計算したシミュレーション結果を示す。図６（ａ）、６（ｂ）では、ケース９内の全体に空気が充填されている場合のシミュレーション結果を示す。なお、図６（ａ）は、超音波探触子Ｘ１の素子部１を地上に対して上方に向けて保持した場合のシミュレーション結果を示す。図６（ｂ）は、超音波探触子Ｘ１の素子部１を地上に対して下方に向けて保持した場合のシミュレーション結果を示す。
【００７０】
図６（ａ）に示すとおり、超音波探触子Ｘ１の素子部１を上方に向けて保持した場合、素子部１の温度は、電気信号処理回路３の熱の伝播により４４．８℃まで上昇している。さらに、ケース９の側面の温度は、ケース９の内部の空気の対流により４５．８℃まで上昇している。一方、図６（ｂ）に示すとおり、超音波探触子Ｘ１の素子部１を下方に向けて保持した場合、素子部１の温度は３８．２℃程度であるが、ケース９の側面の温度は、ケース９内部の空気の対流により４２．８℃まで上昇している。
【００７１】
使用時において、超音波探触子Ｘ１はあらゆる向きに向けられる。一方で、不使用時における超音波探触子Ｘ１は例えば、素子部１を上方に向けた状態にて、超音波診断装置本体のプローブホルダー（図示せず）に収納される。このような状況では、電気信号処理回路３で発生する熱が、ケース９内の空気の対流により素子部１に伝熱されるため、素子部１の温度が上昇してしまう。素子部１には温度規制があるため、素子部１の温度が上昇すると、素子部１に印加できる電圧が制限される。これにより、超音波探触子Ｘ１への送信電圧の出力を必要な超音波出力値まで上昇させることができず、超音波診断装置の感度が低下するという問題が発生する。本シミュレーション結果により、本発明者らは、特に素子部１を上方に向けて保持した場合にケース９内の空気の対流による熱の伝播が素子部１の深刻な温度上昇につながることを突き止めた。
【００７２】
次に、超音波探触子Ｘにおいてケース９内の空間を仕切る仕切り部を設けずに、ケース９内の全てに空気以外の断熱材を充填させた超音波探触子Ｘ２の発熱状態について説明する。
【００７３】
図７（ａ）、７（ｂ）は、超音波探触子Ｘ１、Ｘ２をそれぞれ用いて、素子部１を上方に向けて保持した状態で、素子部１には電力を印加せず、電気信号処理回路３の消費電力を３Ｗとした場合の各部位の表面温度を計算したシミュレーション結果を示す。なお、図７（ａ）は、比較対象として、ケース９内の空間の全てに空気を充填した場合のシミュレーション結果（図６（ａ）に示した結果）を示す。図７（ｂ）は、ケース９内の空間の全てに空気以外の断熱材、具体的には硬質ウレタンフォームを充填した場合のシミュレーション結果を示す。
【００７４】
図７（ａ）に示すとおり、ケース９内の空間の全てに空気を充填した場合には、素子部１の最高表面温度は４４．８℃、ケース９の正面（電気信号処理回路３が配置される側の面）の最高表面温度は４２．４℃、ケース９の側面の最高表面温度は４５．８℃である。図７（ｂ）に示すとおり、ケース９内の空間の全てに空気以外の断熱材を充填した場合、素子部１の最高表面温度は５０．９℃、ケース９の正面の最高表面温度は４５．２℃、ケース９の側面の最高表面温度は４９．３℃である。これらの結果より、ケース９内の空間の全てに空気以外の断熱材を充填した場合の方が、ケース９内の空間の全てに空気を充填した場合よりも、素子部１およびケース９の表面温度が高くなることがわかる。これより、ケース９の内部全体を空気以外の断熱材で埋め尽くしても、電気信号処理回路３の素子部１及びケース９の表面温度を低下させる効果はなく、特定の部位の表面温度が上昇してしまうことがわかる。
【００７５】
次に、超音波探触子Ｘにおいて、ケース９内の空間を仕切る仕切り部１０を設けた超音波探触子Ｘ３の発熱状態について図８を用いて説明する。超音波探触子Ｘ３においては、素子部１と電気信号処理回路３の間に、素子部１と電気信号処理回路３を空間的に分離し、かつケース９に接するように配置される仕切り部１０が設けられる。また、分離されたケース９内の空間のうち、素子部１側の空間には空気以外の断熱材、具体的には硬質ウレタンフォームを充填させ、電気信号処理回路３側の空間には空気を充填している。
【００７６】
図８は、超音波探触子Ｘ３において、素子部１を地上に対して上方に向けて保持した状態で、素子部１には電力を印加せず、電気信号処理回路３の消費電力を３Ｗとした場合の各部位の表面温度を計算したシミュレーション結果を示す。図８に示すとおり、素子部１の最高表面温度は３５．７℃である。これは、図７（ａ）を用いて説明したケース９内の空間の全てに空気を充填した場合の温度（４４．８℃）よりも低い。図８に示すとおり、ケース９の正面の最高表面温度は４４．８℃、ケース９の側面の最高表面温度は４５．２℃である。
【００７７】
さらに、図８で用いた超音波探触子Ｘ３において、回路部基板８をアーム１８に接続させた場合の超音波探触子Ｘ４の発熱状態について、図９を用いて説明する。図９では、ケーブルクランプ１５と回路部基板８をともにアーム１８に接続させた超音波探触子Ｘ４を用いる。
【００７８】
図９は、超音波探触子Ｘ４において、素子部１を地上に対して上方に向けて保持した状態で、素子部１には電力を印加せず、電気信号処理回路３の消費電力を３Ｗとした場合の各部位の表面温度を計算したシミュレーション結果である。図９に示すとおり、素子部１の最高表面温度は３５．７℃、ケース９の正面の最高表面温度は４４．０℃、ケース９の側面の最高表面温度は４３．５℃である。図９における素子部１の最高表面温度（３５．７℃）は、図７（ａ）を用いて説明した場合の温度（４４．８℃）よりも低い。さらに、図９におけるケース９の正面の最高表面温度（４４．０℃）も、図８を用いて説明したアーム１８が設けられていない場合の温度（４４．８℃）よりも低いことがわかる。図９に示す超音波探触子Ｘ４では、回路部基板８をアーム１８に接続することで、電気信号処理回路３から発生する熱をアーム１８とケーブルクランプ１５を通じて、ストレインレリーフ１９に効率よく伝熱することができる。これにより、素子部１の表面温度だけでなく、ケース９の正面の表面温度も低下させることができる。
【００７９】
次に、図６で用いた超音波探触子Ｘ１において、ケース９の材料として非導電性の高熱伝導ＰＢＴを用いた場合の超音波探触子Ｘ５の発熱状態について、図１０を用いて説明する。
【００８０】
図１０（ａ）、１０（ｂ）は、超音波探触子Ｘ１、Ｘ５において、素子部１を地上に対して上方に向けて保持した状態で、素子部１には電力を印加せず、電気信号処理回路３の消費電力を３Ｗとした場合の各部位の表面温度を計算したシミュレーション結果を示す。図１０（ａ）は、比較対象として、ケース９の材料として変性ＰＰＥ樹脂を用いた場合のシミュレーション結果（図６（ａ）に示す結果）である。図１０（ｂ）は、ケース９の材料として、ＰＢＴ樹脂に窒化ホウ素のフィラーを混入した非導電性の高熱伝導ＰＢＴを用いた場合のシミュレーション結果である。図１０（ａ）に示すように、ケース９の材料として変性ＰＰＥ樹脂を用いた場合、素子部１の最高表面温度は４４．８℃、ケース９の正面の最高表面温度は４２．４℃、ケース９の側面の最高表面温度は４５．８℃である。一方で、図１０（ｂ）に示すように、ケース９の材料として非導電性の高熱伝導ＰＢＴを用いた場合、素子部１の最高表面温度は４２．１℃、ケース９の正面の最高表面温度は４１．０℃、ケース９の側面の最高表面温度は４３．９℃である。これらの結果より、図１０（ｂ）に示すように、ケース９の材料として熱伝導率の高い樹脂を使用することによって、素子部１や電気信号処理回路３からケース９へ伝熱される熱が効率的に拡散されて、素子部１やケース９の表面温度が低下することがわかる。
【００８１】
次に、図９に示した超音波探触子Ｘ４において、ケース９の材料として、非導電性の高熱伝道ＰＢＴを用いた超音波探触子Ｘ６の発熱状態について、図１１を用いて説明する。図１１は、超音波探触子Ｘ６において、素子部１を地上に対して上方に向けて保持した状態で、素子部１には電力を印加せず、電気信号処理回路３の消費電力を３Ｗとした場合の各部位の表面温度を計算したシミュレーション結果である。図１１に示すとおり、素子部１の最高表面温度は３５．５℃、ケース９の正面の最高表面温度は４１．８℃、ケース９の側面の最高表面温度は４４．２℃である。したがって、図６（ａ）、６（ｂ）に示した超音波探触子Ｘ１の場合と比べて、素子部１が地上に対して上向きに保持されている場合であっても、素子部１及びケース９のいずれの表面温度も低下させることができることがわかる。
【００８２】
以上に説明したとおり、本開示技術の第１の実施形態に係る超音波探触子Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６（図８、９、１１）によれば、断熱材１２とケース９に接触するように形成された仕切り部１０により、ケース９内の空間を素子部１側の空間と電気信号処理回路３を側の空間に分離する。これにより、ケース９内の素子部１側の空間と電気信号処理回路３側の空間の間における空気の対流を無くし、電気信号処理回路３から素子部１への伝熱を抑制することができる。すなわち、ケース内の仕切り部１０と素子部１の間に断熱層（断熱材１２）が形成されている、あるいは断熱媒体（断熱材１２）が充填されているといえる。また、図９などを用いて説明したように、電気信号処理回路３で発生する熱は、ケーブルクランプ１５を支持するアーム１８を経由して、ケーブル４やストレインレリーフ１９に効率よく伝わる。さらに、電気信号処理回路３で発生する熱は、ケース９内の電気信号処理回路３側の空間における空気の対流により、ケース９のうち電気信号処理回路３を覆っている部分などに伝熱される。これにより、電気信号処理回路３の熱を放熱することができる。
【００８３】
すなわち、超音波診断装置本体に接続可能な超音波探触子Ｘ３、Ｘ４、Ｘ６（および超音波探触子Ｐ）は、電気信号と超音波とを相互に変換する素子部１と、素子部１に電気的に接続される電気信号処理回路３と、素子部１と電気信号処理回路３を収納するケース９と、素子部１と電気信号処理回路３とを電気的に接続する素子部基板２と、ケース９に接するように配置され、素子部１と電気信号処理回路３を分離する仕切り部１０とを備え、ケース９内であって仕切り部１０で分離された素子部１側の空間にケース９の内壁面を形成する物質の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する第１の材料（断熱材１２）が充填される。これにより、熱源である電気信号処理回路３から発生する熱を効率よく放熱することができるとともに、素子部１への伝熱を抑制することができる。少なくともこれらの構成を有していれば、前述した本開示技術の目的を達成することができる。
【００８４】
第１の実施形態では、特に素子部１を上向きに保持した状態において、電気信号処理回路３などで生じる熱が空気の対流によって素子部１へ伝熱することを抑制することができる。これにより、素子部１の温度上昇を軽減することができるため、素子部１の表面温度の規制に関連する超音波出力の制限による超音波探触子の感度低下を軽減することができる。
【００８５】
（第１の実施形態の変形例１）
図１２（ａ）は、第１の実施形態の変形例１にかかる超音波探触子Ｑの断面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における超音波探触子ＱのＡ−Ａ’断面から見た断面図である。ここで、第１の実施形態において説明したものと同じ超音波探触子の構成には、同じ符号を用いてその詳細な説明を省略する。
【００８６】
第１の実施形態の変形例１では、仕切り部１０として、所定の間隔をあけてケース９に接触するように配置される複数の平板からなる仕切り板２５が形成される。なお、複数の仕切り板２５同士の間の空間や、仕切り板２５と素子部１との間の空間には、それぞれ空気が充填されている。
【００８７】
より詳細に説明すると、上下２つの部品に分かれたケース９の一方の部品に、素子部１と電気信号処理回路３を空間的に分離する複数の仕切り板２５からなる連続仕切り部が設けられている。ここでは、仕切り板２５がケース９の一方の部品と一体的に形成されているが、仕切り板２５を個別に形成した後にケース９の内側に配置してもよい。ケース９の外表は、仕切り板２５によって分離されず、素子部１から電気信号処理回路３までを覆っている。仕切り板２５は、ケース９に接するように配置され、素子部基板２が貫通している。素子部基板２は、それぞれの仕切り板２５に設けられた貫通穴１１を貫通している。この貫通穴１１の大きさは、仕切り板２５と素子部基板２が接触する大きさであることが好ましい。また、仕切り板２５がケース９の一方の部品に形成されるのではなく、ケース９の上下２つの部品の両側に仕切り板２５を設けても良い。この場合、上下それぞれの仕切り板２５に切り欠きを設けることで、素子部基板２が貫通する貫通穴１１を形成しても良い。また、仕切り板２５は、ケース９と同じ材料で、ケース９と一体的に形成されていてもよい。仕切り板２５がケース９と一体的に形成されることで、仕切り板２５とケース９とが隙間なく接合される。これにより、ケース９内の素子部１側の空間と電気信号処理回路３側の空間との間の空気の対流を防止することができる。
【００８８】
なお、図１２では、４枚の仕切り板２５が形成されているが、少なくとも２枚以上の仕切り板２５があれば良い。
【００８９】
このように、ケース９内の空間を仕切り板２５によって仕切るとともに、仕切られた空間のそれぞれに空気層を設けることによって、ケース９内に空気以外の断熱材を配置しなくても、電気信号処理回路３から素子部１への伝熱を防止することが可能となる。
【００９０】
（第１の実施形態の変形例２）
図１３（ａ）は、第１の実施形態の変形例２にかかる超音波探触子Ｒの断面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における超音波探触子ＲのＡ−Ａ’断面から見た断面図である。ここで、第１の実施形態において説明したものと同じ超音波探触子の構成には、同じ符号を用いてその詳細な説明を省略する。
【００９１】
第１の実施形態の変形例２では、仕切り部１０として、所定の間隔をあけてケース９に接するように配置される２つの平板からなる仕切り板２６が用いられる。さらに、２つの仕切り板２６の間には空気以外の断熱材２７が、仕切り板２６の対向する面とケース９に接するように充填されている。また、素子部１と仕切り板２６との間の空間には、断熱材２７の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導材料２８が充填されている。すなわち、仕切り板２６によって仕切られるケース９内の素子部１側の空間には、断熱材２７と高熱伝導材料２８が充填されている。
【００９２】
より詳細に説明すると、上下２つの部品に分かれたケース９の一方の部品に、素子部１と電気信号処理回路３を空間的に分離する２つの仕切り板２６が設けられている。ここでは、仕切り板２６がケース９の一方の部品と一体的に形成されているが、仕切り板２６を個別に形成した後にケース９の内側に配置してもよい。なお、ケース９の外表は、仕切り板２６によって分離されず、素子部１から電気信号処理回路３までを覆っている。仕切り板２６は、ケース９に接するように配置され、素子部基板２が貫通している。素子部基板２は、仕切り板２６に設けられたそれぞれの貫通穴１１を貫通している。この貫通穴１１の大きさは、仕切り板２６と素子部基板２が接触する大きさであることが好ましい。また、仕切り板２６がケース９の一方の部品に形成されるのではなく、ケース９の上下２つの部品の両側に仕切り板２６を設けても良い。この場合、上下それぞれの仕切り板２６に切り欠きを設けることで、素子部基板２が貫通する貫通穴１１を形成しても良い。仕切り板２６は、ケース９と同じ材料で、ケース９と一体的に形成されていてもよい。仕切り板２６がケース９と一体的に形成されることで、仕切り板２６とケース９とが隙間なく接合される。これにより、ケース９内の素子部１側の空間と電気信号処理回路３側の空間との間の空気の対流を防止することができる。
【００９３】
なお、断熱材２７は例えば、硬質ウレタンフォーム、発泡ポリスチレンフォーム、グラスウール、ロックウール、空気、木材などであっても良い。高熱伝導材料２８は例えば、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂に、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのフィラーを混入したものであっても良い。
【００９４】
断熱材２７及び高熱伝導材料２８を充填する際には、超音波探触子Ｒの各構成部品をケース９内に収納し、ケース９を接合した後に、ケース９に設けられた穴から断熱材２７及び高熱伝導材料２８のそれぞれの材料を注入し、蓋で封止してもよい。ケース９の穴は、ケース９内の断熱材２７及び高熱伝導材料２８が配置される空間に連通する。このようにケース９に穴を形成し、その穴から断熱材２７及び高熱伝導材料２８の材料を注入することで、より確実に隙間無く、ケース９内に断熱材２７及び高熱伝導材料２８を充填する事が出来る。
【００９５】
第１の実施形態の変形例２では、仕切り板２６同士の間に断熱材２７を配置し、素子部１と仕切り板２６との間の空間に高熱伝導材料２８を配置する。このような配置によれば、断熱材２７により、電気信号処理回路３で発生する熱が素子部１へ伝熱することが抑制される。また、素子部１で発生する熱は、高熱伝導材料２８を介してケース９へ伝わることで放熱することができる。これにより、素子部１の表面温度上昇を軽減することができるため、素子部１の表面温度の規制に関連する超音波出力の制限による超音波探触子Ｒの感度低下を軽減することができる。
【００９６】
（第２の実施形態）
図１４（ａ）は、本開示技術の超音波探触子の第２の実施形態の断面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における超音波探触子ＳのＡ−Ａ’断面から見た断面図である。ここで、第１の実施形態において説明したものと同じ超音波探触子の構成には、同じ符号を用いてその詳細な説明を省略する。超音波探触子Ｓの一端は、ケーブル４を介して超音波診断装置本体（図示）に接続可能である。
【００９７】
第２の実施形態と第１の実施形態で異なる点はケース９の構造である。具体的には、第１の実施形態ではケース９が上下二つの部品に分かれているのに対して、第２の実施形態では、素子部１を収納する素子部ケース２９（第１の部品２９）と、電気信号処理回路３を収納する回路部ケース３０（第２の部品３０）とに分かれている。
【００９８】
素子部１を覆う素子部ケース２９と、電気信号処理回路３を覆う回路部ケース３０が、接着剤などで接合されることにより、ケース９内に素子部１、素子部基板２、電気信号処理回路３などの構成部品が収納される。このようにして、素子部１や電気信号処理回路３がケース９に収納される。
【００９９】
ケース９は、絶縁性および高熱伝導性を有する材料（絶縁性の高熱伝導材料）で形成されることが好ましい。そのような材料としては例えば、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂に、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのフィラーを混入したものなどがある。これらの材料は、２〜１５Ｗ／ｍ・Ｋという高い熱伝導率を有し、かつ絶縁性を有する。ケース９の材料として高熱伝導材料を用いることにより、ケース９全体に熱を分散させることができるため、ケース９の特定の部分のみが高温となることを抑制することができる。また、ケース９は少なくとも内側（素子部１などを収納している側）の表面が高熱伝導性を有していれば、ケース９の外側の熱伝導性の高低に関わらず、ケース９の特定の部分のみが高温となることを抑制することができる。従って、ケース９は内側の表面に高熱伝導性の材料の層を形成しているものであってもよい。具体例として、ケース９の内側の表面に高熱伝導性の材料としてグラファイトを塗布していてもよい。特に回路部ケース３０の内側の表面に高熱伝導性の材料の層を形成し、素子部ケース２９の内側の表面には高熱伝導性の材料の層を形成しないような構成としても良い。このような構成により、電気信号処理回路部３から放熱される熱が分散され、且つ素子部１側への熱の分散は抑制できるため望ましい。
【０１００】
ケース９内の、素子部１と電気信号処理回路３の間には、素子部１と電気信号処理回路３を空間的に分離する素子ケース蓋３１が設けられている。素子ケース蓋３１は、第１の実施形態における仕切り部１０に対応する。素子ケース蓋３１は、ケース９に接するように配置され、素子部基板２が貫通している。素子部基板２は、素子ケース蓋３１に設けられた貫通穴１１を貫通している。この貫通穴１１の大きさは、素子ケース蓋３１と素子部基板２が接触する大きさにであることが好ましい。この素子ケース蓋３１は、素子部ケース２９の開口（素子部ケース２９の電気信号処理回路３側の開口）を覆う。さらに、素子ケース蓋３１は、素子部ケース２９と回路部ケース３０の接合面を含む平面上に形成されている。すなわち、素子部ケース２９と回路部ケース３０は、素子ケース蓋３１と接触する位置で互いに接合されている。素子ケース蓋３１は例えば、変性ＰＰＥ樹脂で形成されてもよい。また素子ケース蓋３１はケース９と同じ材料で形成されてもよい。
【０１０１】
素子ケース蓋３１で分離された素子部１側の空間には、熱伝導率の低い断熱材１２（第１の材料１２）として、硬質ウレタンフォームなどが充填されている。素子ケース蓋３１で分離された素子部１側の空間とは、素子部１と素子ケース蓋３１と素子部ケース２９で囲まれるケース９内の空間のことであり、より具体的には、素子部１のバッキング材７と素子ケース蓋３１と素子部ケース２９とで囲まれるケース９内の空間のことである。なお、断熱材１２の熱伝導率は、素子部ケース２９の少なくとも内側の表面の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するものであれば良いため、空気であっても良いが、断熱材１２は固体材料であることがより好ましい。その他には例えば、発泡ポリスチレンフォーム、グラスウール、ロックウール、木材などでもよい。素子部１側にある断熱材１２の熱伝導率が素子部ケース２９の内側の表面の熱伝導率より低いことにより、ケース９内の電気信号処理回路３側の空間と素子部１との間で熱が伝わりにくくなる。これにより、電気信号処理回路３から発生する熱が素子部１へ伝わることを抑制することができる。
【０１０２】
貫通穴１１の大きさが、素子ケース蓋３１と素子部基板２が接触しない大きさである場合には、断熱材１２によって素子ケース蓋３１と素子部基板２との間の隙間を埋めることが好ましい。また、断熱材１２は、素子ケース蓋３１及び素子部１の両方に密着するように充填されることが好ましい。このように断熱材１２を充填するとともに、ケース９に接触する素子ケース蓋３１を形成することによって、電気信号処理回路３で発生する熱が素子部基板２やケース９を介して素子部１へ伝わることを抑制することができる。
【０１０３】
ここで、断熱材１２を素子部１と素子ケース蓋３１と素子部ケース２９で囲まれる空間に配置するには、あらかじめ成型した断熱材１２を素子部ケース２９内に設置した後、素子ケース蓋３１により素子部ケース２９の開口を覆っても良い。あるいは、素子ケース蓋３１に穴１３を設けて、穴１３から断熱材１２を注入しても良い。すなわち、素子ケース蓋３１により素子部ケース２９の開口を覆った後に、穴１３から断熱材１２を注入し、断熱材１２の注入後に、穴１３を覆うように蓋１４で封止する。これにより、素子部１と素子ケース蓋３１と素子部ケース２９で囲まれた空間に、確実に隙間無く、断熱材１２を充填することができる。このとき、ケース９内の素子部１側の空間に断熱材１２が充填された状態にて、穴１３は蓋１４によって封止されている。すなわち、少なくとも穴１３の素子部１側の開口が断熱材１２で封止されている。
【０１０４】
図１５は、第２の実施形態にかかる超音波探触子Ｓにおいて、素子部ケース２９と回路部ケース３０が離れた状態を立体的に示す。図１６は、穴１３から断熱材１２を注入している状態を示す。図１６に示すように、素子部１を素子部ケース２９に収納し、素子ケース蓋３１で素子部ケース２９の開口を覆った後に、予め設けられていた素子ケース蓋３１の穴１３に断熱材１２を注入する。断熱材１２の注入後、穴１３を蓋１４により封止する。その後、素子部基板２と電気信号処理回路３が電気的に接続され、素子部ケース２９と回路部ケース３０が接合される。
【０１０５】
ケース９内において素子ケース蓋３１で分離された空間のうち、素子ケース蓋３１と回路部ケース３０で囲まれる電気信号処理回路３側の空間には、空気などの気体が充填されている。すなわち、電気信号処理回路３には気体が接触している。
【０１０６】
なお、図１５では、回路部ケース３０は、素子部１側に開口した箱型の形状を有しているが、回路部ケース３０の形状はこれに限らない。例えば、第１の実施形態のケース９のように、回路部ケース３０を上下２つの部品で構成し、それらの部品によって電気信号処理回路３を上下から挟んでも良い。このような構成の場合には、第１の実施形態に関連して説明したように、回路部ケース３０の２つの部品に挟まれるケース内放熱板２４を容易に配置することができるため、電気信号処理回路３から発生する熱をより効率的に放熱することができる。
【０１０７】
以上のとおり、本開示技術の第２の実施形態に係る超音波探触子Ｓは、断熱材１２とケース９に接触するように形成された素子ケース蓋３１により、素子部１と電気信号処理回路３を空間的に分離する。これにより、ケース９内での素子部１側の空間と電気信号処理回路３側の空間との間の空気の対流を無くすことができ、電気信号処理回路３から素子部１への伝熱を抑制することができる。また、電気信号処理回路３で発生する熱は、ケーブルクランプ１５を支持するアーム１８を経由して、ケーブル４やストレインレリーフ１９に効率よく伝熱される。
【０１０８】
すなわち、超音波診断装置本体に接続可能な超音波探触子Ｓは、電気信号と超音波とを相互に変換する素子部１と、素子部１に電気的に接続される電気信号処理回路３と、素子部１と電気信号処理回路３を収納するケース９と、素子部１と電気信号処理回路３とを電気的に接続する素子部基板２と、ケース９に接するように配置され、素子部１と電気信号処理回路３を分離する素子ケース蓋３１とを備え、ケース９内であって素子ケース蓋３１で分離された素子部１側の空間にケース９の内壁面を形成する物質の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する第１の材料（断熱材１２）が充填される。これにより、熱源である電気信号処理回路３から発生する熱を効率よく放熱することができるとともに、素子部１への伝熱を抑制することができる。少なくともこれらの構成を有していれば、前述した本開示技術の目的を達成することができる。
【０１０９】
本実施の形態２では、特に素子部１を上向きに保持した状態において、電気信号処理回路３などで生じる熱が空気の対流によって素子部１へ伝熱することを抑制することができる。これにより、素子部１の温度上昇を軽減することができるため、素子部１の表面温度の規制に関連する超音波出力の制限による超音波探触子の感度低下を軽減することができる。
【０１１０】
（第２の実施形態の変形例１）
図１７（ａ）は、第２の実施形態の変形例１にかかる超音波探触子Ｔの断面図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）における超音波探触子ＴのＡ−Ａ’断面から見た断面図である。ここで、第１の実施形態及び第２の実施形態において説明したものと同じ超音波探触子の構成には、同じ符号を用いてその詳細な説明を省略する。
【０１１１】
第２の実施形態の変形例１では、素子ケース蓋３１よりも素子部１側に、素子ケース蓋３１に対しておよび互いに所定の間隔をあけて配置される３枚の仕切り板３２がさらに設けられている。それぞれの仕切り板３２と素子ケース蓋３１は連結部３４によって貫通されることで互いに連結されている。それぞれの仕切り板３２は、素子ケース蓋３１と同様に、素子部ケース２９に接するように配置される。なお、仕切り板３２同士の間の空間、仕切り板３２と素子ケース蓋３１の間の空間、および仕切り板３２と素子部１との間の空間には、空気が充填され、空気層となっている。
【０１１２】
より詳細に説明すると、ケース９内の、素子部１と電気信号処理回路３の間には、素子部１と電気信号処理回路３を空間的に分離する素子ケース蓋３１が設けられている。素子ケース蓋３１よりも素子部１側に、互いに所定の間隔をあけて配置される平板からなる３枚の仕切り板３２がさらに設けられている。それぞれの仕切り板３２と素子ケース蓋３１が連結部３４により連結される。それぞれの仕切り板３２は素子部ケース２９に接するように配置され、素子部基板２がそれぞれの仕切り板３２と素子ケース蓋３１を貫通している。素子部基板２は、それぞれの素子ケース蓋３１及び仕切り板３２の中央付近に設けられた貫通穴１１を貫通している。この貫通穴１１の大きさは、それぞれの仕切り板３２および素子ケース蓋３１が素子部基板２と接触する大きさであることが好ましいが、これに限らず、貫通穴１１を介した空気の対流による伝熱が無視できる程度の隙間があってもよい。さらに、素子部基板２が貫通した貫通穴１１を接着剤などで封止してもよい。
【０１１３】
ここでは、仕切り板３２は３枚形成されているが、少なくとも１枚以上あれば良い。仕切り板３２は例えば、素子ケース蓋３１と同じ材料で形成されていても良く、あるいは素子部ケース２９と同じ材料で形成されていてもよい。素子ケース蓋３１と仕切り板３２を連結部３４で連結することで、素子ケース蓋３１で素子部ケース２９の開口を覆うときに、素子ケース蓋３１に連結された仕切り板３２も同時に素子部ケース２９内に一定の間隔を保って収納することができる。
【０１１４】
このように、ケース９内の空間を素子ケース蓋３１と仕切り板３２によって仕切るとともに、仕切られた空間のそれぞれに空気層を設けている。これにより、ケース９内に空気以外の断熱材を配置しなくても、電気信号処理回路３から素子部１への伝熱を防止することが可能となる。
【０１１５】
（第２の実施形態の変形例２）
図１８（ａ）は、第２の実施形態の変形例２にかかる超音波探触子Ｕの断面図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）における超音波探触子ＵのＡ−Ａ’断面から見た断面図である。ここで、第１の実施形態及び第２の実施形態において説明したものと同じ超音波探触子の構成には、同じ符号を用いてその詳細な説明を省略する。
【０１１６】
第２の実施形態の変形例２では、素子ケース蓋３１よりも素子部１側に、素子ケース蓋３１に対して所定の間隔をあけて配置される平板からなる１枚の仕切り板３３がさらに設けられる。仕切り板３３と素子ケース蓋３１は、連結部３４により貫通されることで互いに連結されている。仕切り板３３は、素子ケース蓋３１と同様に、素子部ケース２９に接するように配置される。さらに、仕切り板３３と素子ケース蓋３１の間には断熱材２７が配置されている。断熱材２７は、対向する仕切り板３３及び素子ケース蓋３１の面と素子部ケース２９に接するように配置されている。また、素子部１と仕切り板３３との間の空間には、断熱材２７の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導材料２８が配置されている。
【０１１７】
より詳細に説明すると、素子ケース蓋３１と仕切り板３３には素子部基板２が貫通している。素子部基板２は、仕切り板３３及び素子ケース蓋３１の中央付近に設けられた貫通穴１１を貫通している。貫通穴１１の大きさは、素子ケース蓋３１および仕切り板３３が素子部基板２に接触する大きさであることが好ましい。
【０１１８】
仕切り板３３は例えば、素子ケース蓋３１と同じ材料で形成されていても良く、あるいは素子部ケース２９と同じ材料で形成されていてもよい。素子ケース蓋３１と仕切り板３３を連結部３４で連結することで、素子ケース蓋３１で素子部ケース２９の開口を覆うときに、素子ケース蓋３１に連結された仕切り板３３も同時に素子部ケース２９内に一定の間隔を保って収納することができる。
【０１１９】
なお、断熱材２７は例えば、硬質ウレタンフォーム、発泡ポリスチレンフォーム、グラスウール、ロックウール、空気、木材などであっても良い。高熱伝導材料２８は例えば、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂に、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのフィラーを混入したものであっても良い。
【０１２０】
断熱材２７及び高熱伝導材料２８を配置するには、素子部ケース２９内に素子部１を収納した後、高熱伝導材料２８、仕切り板３３、断熱材２７、素子ケース蓋３１を順に配置してもよい。あるいは、図１９に示すように、仕切り板３３及び素子ケース蓋３１に設けた穴１３を利用して、素子部ケース２９内に断熱材２７及び高熱伝導材料２８を配置しても良い。具体的には、素子部１を素子部ケース２９内に収納し、素子部ケース２９の開口を覆うように仕切り板３３及び素子ケース蓋３１を配置した後、図２０に示すように、穴１３から、素子部１と仕切り板３３の間の空間に高熱伝導材料２８を注入する。注入された高熱伝導材料２８は冷却されて固形化する。次に、穴１３から、仕切り板３３と素子ケース蓋３１の間の空間に断熱材２７を注入する。このような方法により高熱伝導材料２８及び断熱材２７を配置することで、素子部１と仕切り板３３と素子部ケース２９に囲われた空間に、より確実に隙間なく高熱伝導材料２８を充填することができる。また、仕切り板３３と素子ケース蓋３１と素子部ケース２９に囲われた空間に、より確実に隙間なく断熱材２７を充填することができる。さらに、仕切り板３３と素子ケース蓋３１に形成された穴１３のそれぞれを蓋により封止していてもよい。その後、素子部ケース２９と回路部ケース３０が接合される。
【０１２１】
なお、断熱材２７は例えば、硬質ウレタンフォーム、発泡ポリスチレンフォーム、グラスウール、ロックウール、空気、木材などであっても良い。高熱伝導材料２８は例えば、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂に、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのフィラーを混入したものであっても良い。
【０１２２】
第２の実施形態の変形例２によれば、素子ケース蓋３１と仕切り板３３の間に断熱材２７を配置するとともに、素子部１と仕切り板３３の間に高熱伝導材料２８を配置する。このような配置によれば、断熱材２７により、電気信号処理回路３で発生する熱が素子部１へ伝熱することを抑制することができる。さらに、高熱伝導材料２８により、素子部１で発生する熱が高熱伝導材料２８を経由して素子部ケース２９へ伝わるため、放熱することができる。これにより、素子部１の表面温度上昇を軽減することができるため、素子部１の表面温度の規制に関連する超音波出力の制限による超音波探触子の感度低下を軽減することができる。
【０１２３】
（第２の実施形態の変形例３）
図２１（ａ）は、第２の実施形態の変形例３にかかる超音波探触子Ｖの断面図である。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）における超音波探触子ＶのＡ−Ａ’断面から見た断面図である。ここで、第１の実施形態及び第２の実施形態において説明したものと同じ超音波探触子の構成には、同じ符号を用いてその詳細な説明を省略する。
【０１２４】
第２の実施形態の変形例３では、素子ケース蓋３１が素子部ケース２９と回路部ケース３０に挟まれている。すなわち、素子ケース蓋３１は、素子部ケース２９と回路部ケース３０の接合面を含む平面に形成されている。これにより、素子部ケース２９と回路部ケース３０は直接接触しないように、素子ケース蓋３１を介して接続されている。すなわち、素子部ケース２９と回路部ケース３０の接合部まで素子ケース蓋３１が延伸している。素子ケース蓋３１は、素子部ケース２９及び回路部ケース３０の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する材料（例えば変性ＰＰＥ樹脂）などで形成される。
【０１２５】
このような構成によれば、熱伝導率の高い材料で形成される素子部ケース２９と回路部ケース３０の間には、熱伝導率の低い素子ケース蓋３１が介在しており、素子部ケース２９と回路部ケース３０は直接接触しない。そのため、素子部ケース２９と回路部ケース３０の間の伝熱を抑制することができる。特に、電気信号処理回路３の消費電力が大きくなれば、回路部ケース３０の温度上昇が素子部ケース２９の温度上昇より大きくなる。このような場合に、素子ケース蓋３１を設けることで、回路部ケース３０から素子部ケース２９への伝熱を抑制することができれば、素子部１の表面温度上昇を軽減することができる。よって、素子部１の表面温度の規制に関連する超音波出力の制限による超音波探触子の感度低下を軽減することができる。
【０１２６】
なお、第２の実施形態の変形例３には、第２の実施形態の変形例１あるいは変形例２を適宜、組み合わせることができる。すなわち、例えば、仕切り板３２（変形例１）及び仕切り板３３（変形例２）を素子部ケース２９の内壁に接触するように配置するとともに、変形例３のように、素子ケース蓋３１を素子部ケース２９と回路部ケース３０の間に挟むように配置して、素子部ケース２９と回路部ケース３０が接合されてもよい。
【０１２７】
本開示技術は、超音波探触子のケース内において、素子部１と発熱源である回路部（電気信号処理回路３）との間における空気の対流を防止し、回路部からの熱を効率よく放熱することができるため、特にケース内に発熱源である回路部を有する超音波探触子に好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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