(57)【要約】【課題】冷却機構を備えた内部構造が簡単な超音波プローブを提供する。【解決手段】超音波の送受信を行う振動子部１２を覆うプローブケース１１と、熱伝導性及び柔軟性を有する内部に冷媒５が流動する流路４１１が形成されたアタッチメント４１と、冷媒５を冷却してアタッチメント４１内に送給する冷却部４２とを備え、プローブケース１１の外周に着脱自在なアタッチメント４１を取り付けることにより、プローブケース１１を伝わって移動する振動子部１２からの熱を吸収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送受信を行う振動子部を覆うプローブケースと、
前記プローブケースの外周に着脱自在に設けられ、前記プローブケースを伝わって移動する前記振動子部からの熱を冷媒に伝導する柔軟性を有する熱伝導手段と、
前記熱伝導手段からの熱を吸収する前記冷媒を冷却して前記熱伝導手段内に送給する冷却手段とを
備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記熱伝導手段内には、前記プローブケースの外周に配置された前記冷媒が流動する流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記プローブケース内には、前記振動子部へ供給する超音波駆動信号の生成又は前記振動子部からの超音波受信信号の処理を行なう回路基板が配置され、
前記熱伝導手段は、前記プローブケースを伝わって移動する前記回路基板からの熱を前記冷媒に伝導することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記熱伝導手段は、熱伝導性ゴム材であることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に用いられる超音波プローブに係り、特に冷却機構を備えた超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体内に超音波を送信し、その反射波を利用して被検体の検査を行う超音波診断装置は、医用分野において広く用いられている。そして、超音波の送受信を行う超音波プローブは、被検体にその先端を接触させて超音波の送受信を行うプローブ部と、超音波診断装置本体との間で信号の伝送を行うコネクタ部とがケーブル部により接続されている。
【０００３】
そして、プローブ部には、超音波を発生すると共に受信した超音波を電気信号に変換する複数の振動子を有する振動子部が一端部に配置され、他端部でケーブル部に接続される。また、プローブ部内に振動子部へ供給する超音波駆動信号の生成及び／又は前記振動子部からの超音波受信信号の処理を行なう回路基板が配置されているものもある。
【０００４】
このプローブ部内では被検体への送信のために発生した超音波の全てが被検体内に送信されるわけではなく、その一部は振動子部で吸収され熱に変換され発熱源となっている。また、回路基板においても振動子部に対する送受信のために電力が消費され発熱源となっている。
【０００５】
一方、鮮明な超音波画像を得るために画質を改善する方法の一つに、送信超音波のパワーを増大させて受信超音波のＳ／Ｎを上げる方法がある。しかしながら、送信超音波のパワーを増大させようとすると振動子部や回路基板の発熱量が増大し、振動子部及び回路基板で発生する熱により被検体に接するプローブ部の一端部が、被検体に対する安全な温度を超えてしまう問題がある。また、回路基板の機能が低下してしまう問題がある。
【０００６】
この問題を解決するために、プローブ部内に振動子部からの熱を伝達するヒートパイプを配置し、コネクタ部に配置したポンプにより、熱伝導構造としたケーブル部を介してプローブ部とコネクタ部の間で冷媒を循環させる冷却機構を備えた超音波プローブが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、プローブ部内に熱を吸収して固体から液体に相変化する相変化部材を配置した超音波プローブがある。
【０００７】
ところで、最近では二次元的に配列された多数の振動子を有する振動子部を備え、超音波を三次元的に走査できる三次元走査対応の超音波プローブが開発されており、一部実用化も始まっている。このような三次元走査対応の超音波プローブでは、振動子部に一次元に配列した振動子を有する二次元走査対応の超音波プローブに比べて多数の振動子を必要し、発熱量の増大を招いている。
【特許文献１】特開平９−２９４７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、多数の振動子を有する超音波プローブやこの振動子に対応する大規模の回路基板をも内蔵する超音波プローブにおいては、冷却機構をプローブ部内部に配置することにより、プローブ部の構造が複雑になる問題がある。また、プローブ部内に相変化部材を配置した超音波プローブにおいては、相変化部材の交換作業が発生し手間が掛かる問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、冷却機構を備えた内部構造が簡単な超音波プローブ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】
上記問題を解決するために、本発明の超音波プローブは、超音波の送受信を行う振動子部を覆うプローブケースと、前記プローブケースの外周に着脱自在に設けられ、前記プローブケースを伝わって移動する前記振動子部からの熱を冷媒に伝導する柔軟性を有する熱伝導手段と、前記熱伝導手段からの熱を吸収する前記冷媒を冷却して前記熱伝導手段内に送給する冷却手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動子部を覆うプローブケースの外周に熱伝導手段であるアタッチメントを取り付けることにより、プローブ部内の構造を複雑化することなくプローブ部を冷却することができる。また、手間を掛けることなくプローブケースを冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１３】
以下に、本発明による超音波プローブの実施例を図１乃至図５を参照して説明する。  
図１は、本発明の実施例に係る超音波プローブの構成を示したブロック図である。この超音波プローブ１０は、被検体Ｐに対して超音波の送受信を行うプローブ部１と、プローブ部１と超音波診断装置本体６の間の信号の伝送を行うケーブル部２と、ケーブル部２を超音波診断装置本体６に着脱自在に接続するためのコネクタ部３と、プローブ部１で発生した熱を吸収する吸熱部４とを備えている。
【００１４】
プローブ部１は、プローブ部１の外殻を形成しているプローブケース１１、被検体Ｐに対して超音波の送受信を行う圧電振動子を有する振動子部１２、及び振動子部１２と信号の送受信を行う複数の回路基板１３を備えている。
【００１５】
ケーブル部２は、プローブ部１とコネクタ部３の間で信号を伝送する複数の信号線２１及びこの信号線２１を収容するケーブルシース２２を備えている。各信号線２１は、ケーブルシース２２の内側で挿通配置されており、一端がプローブ部１の回路基板１３に接続され、他端がコネクタ部３に接続されている。そして、プローブ部１における振動子部１２の各圧電振動子に超音波を発生させるための信号をコネクタ部３から回路基板１３へ伝送する。また、振動子部１２の各圧電振動子からの信号を処理した回路基板１３から出力される超音波受信信号をコネクタ部３へ伝送する。
【００１６】
コネクタ部３は、ケーブル部２の信号線２１と超音波診断装置本体６を接続する接続部３１を備えている。この接続部３１は、一端がケーブル部２の各信号線２１に接続され、他端が超音波診断装置本体６に着脱自在に接続されている。そして、超音波診断装置本体６からの超音波を発生させるための信号を各信号線２１へ伝送すると共に、各信号線２１からの超音波受信信号を超音波診断装置本体６へ伝送する。
【００１７】
吸熱部４は、プローブ部１のプローブケース１１を伝わって移動する振動子部１２及び回路基板１３からの熱を例えば水等の冷媒５に伝導するための熱伝導手段であるアタッチメント４１と、アタッチメント４１内を流動してプローブケース１１からの熱を吸収する冷媒５を冷却する冷却部４２と、冷却部４２からアタッチメント４１内へ冷媒５を送給するための送給管４５と、アタッチメント４１内から冷却部４２へ冷媒５を排出するための排出管４６とを備えている。
【００１８】
次に、図１及び図２を参照して、プローブ部１の構成の詳細を説明する。図２は、プローブ部１、ケーブル部２、及び吸熱部４の一部の構成を示す断面図である。  
プローブ部１のプローブケース１１は、電気絶縁性に優れたプラスチック材料からなり、振動子部１２の超音波の送受信を行う表面以外の部分及び回路基板１３を覆っている。そして、一端の開口部で振動子部１２を保持し、他端部でケーブル部２を保持している。
【００１９】
振動子部１２は、プローブケース１１の開口部に配置され、外側の面が表面を形成している超音波を集束させるための音響レンズと、この音響レンズの内側の面に一側の面が接合された超音波の透過効率を上げるための整合層と、この整合層の他側の面に一側の面が接合された被検体Ｐに対して超音波の送受信を行う複数の圧電振動子と、この圧電振動子の他側の面に一側の面が接合された圧電振動子からの不要な超音波を吸収し振動を抑えるバッキング材とにより構成される。
【００２０】
そして、振動子部１２の各圧電振動子の両側の端子が各回路基板１３の各圧電振動子に対応する電子回路に接続している。各圧電振動子は、超音波送信時には、回路基板１３からの超音波駆動信号を超音波に変換し、その変換した超音波を被検体Ｐ内に送信する。また超音波受信時には、被検体Ｐ内から反射した超音波を受信して電気信号に変換し、その変換した超音波受信信号を回路基板１３に出力する。
【００２１】
なお、振動子部１２には、超音波を電子走査するために圧電振動子を二次元に分割配列した三次元対応と、一次元に分割配列した二次元対応のものがある。以下では三次元対応のものを用いた場合について述べる。
【００２２】
各回路基板１３は、ケーブル部２からの信号により送信超音波を発生させるための超音波駆動信号を生成する送信回路、及び振動子部１２からの超音波受信信号を処理してケーブル部２に出力する受信回路を備えている。そして、一端部の各端子が振動子部１２の各圧電振動子に接続され、他端部の各端子がケーブル部２の各信号線２１に接続されている。また、一端部が振動子部１２のバッキング材に接合されている。
【００２３】
なお、回路基板１３の送信回路には、様々なパターンがあり、各圧電振動子を駆動し被検体Ｐに対して送信超音波を放射するための駆動パルスを生成するパルサや、超音波の送信において所定の深さに超音波を集束させるための集束用遅延時間と三次元の走査方向に超音波を送信するための偏向用遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスを前記パルサに供給する送信遅延回路や、被検体Ｐに放射する超音波パルスの繰り返し周期（Ｔｒ）を決定するレートパルス発生器などがある。
【００２４】
また、回路基板１３の受信回路にも、様々なパターンがあり、振動子部１２からの微小な超音波受信信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保するプリアンプや、所定の深さからの受信超音波を集束して細い受信ビーム幅を得るための集束用遅延時間と、三次元の走査方向に超音波ビームの受信指向性を設定する偏向用遅延時間とをプリアンプの出力に与えるための受信遅延回路や、受信遅延回路からのＮチャンネルの受信信号を加算する加算器などがある。
【００２５】
次に、図１乃至図５を参照して、吸熱部４の構成の詳細を説明する。図３は吸熱部４の構成の詳細を示す図である。図４は、吸熱部４のアタッチメント４１をプローブ部１のプローブケース１１に取り付けた状態を示す図である。図５は、図２のＡ−Ａ線の矢視断面図である。
【００２６】
図３において、吸熱部４のアタッチメント４１は、熱伝導性及び柔軟性を有する例えば熱伝導性ゴムシートであり、そのゴムシートの内部に例えば蛇行する破線で示した流路４１１が形成されている。また、一縁部の裏面側に配置された例えば面ファスナーのフックである第１留具４１２ａと、他縁部の表面側に配置された第１留具４１２ａに係合する例えば面ファスナーのループである第２留具４１２ｂとにより構成される留具４１２を有する。
【００２７】
そして、図４に示すように、アタッチメント４１の裏面側がプローブケース１１の上面に接するように矢印Ｒ１及びＲ２方向に巻きつけた後、第２留具４１２ｂ上に第１留具４１２ａを係合させることにより、アタッチメント４１をプローブケース１１の外周に取り付ける。
【００２８】
このように、アタッチメント４１は柔軟性を有するので、プローブケース１１の外周に密着させて取り付けることができる。また、アタッチメント４１をプローブケース１１の外周に取り付けることにより、図５に示すように、プローブケース１１の外周に冷媒５が循環する流路４１１を配置することができる。更に、アタッチメント４１は熱伝導性を有するので、プローブケース１１に伝わって移動する振動子部１２及び回路基板１３からの熱を素早く冷媒５に伝導することができる。
【００２９】
冷却部４２は、例えばコネクタ部３の近傍に配置され、冷媒５を冷却する例えばファンやラジエーター等の冷却器４３、及び吸熱部４内に封入された冷媒５を循環するポンプ４４を備えている。冷却器４３は、一端部が送給管４５に接続され、他端部がポンプ４４に接続されている。
【００３０】
ポンプ４４は、一端部が冷却器４３に接続され、他端部が排出管４６に接続されている。また、超音波診断装置本体６に着脱自在なコネクタ４４ａを備える。そして、コネクタ４４ａを超音波診断装置本体６に着けることにより、超音波診断装置本体６から供給される電力により作動し、冷却器４３、送給管４５、アタッチメント４１内の流路４１１、排出管４６の順に冷媒５を循環させる。
【００３１】
送給管４５は、シリコーンゴム、軟質塩化ビニル樹脂などのしなやかな材料で構成され、ケーブル部２のケーブルシース２２の近傍に配置される。また、一端部が冷却部４２の冷却器４３に接続され、他端部がアタッチメント４１の流路４１１の一端に接続されている。
【００３２】
排出管４６は、シリコーンゴム、軟質塩化ビニル樹脂などのしなやかな材料で構成され、ケーブル部２のケーブルシース２２の近傍に送給管４５から離間して配置されている。また、一端部がアタッチメント４１の流路４１１の他端に接続され、他端部が冷却部４２のポンプ４４に接続されている。
【００３３】
次に、吸熱部４の動作を説明する。  
冷却部４２におけるポンプ４４の作動により、排出管４６から排出された冷媒５を、冷却部４２の冷却器４３で冷却した後、送給管４５を介してアタッチメント４１内に送給する。アタッチメント４１は、プローブ部１のプローブケース１１を伝わって移動する振動子部１２及び回路基板１３からの熱を冷媒５に伝導する。冷媒５は、アタッチメント４１からの熱を吸収しながら流路４１１内を流動した後、排出管４６内に排出される。
【００３４】
以上述べた本発明の実施例によれば、着脱自在なアタッチメント４１をプローブケース１１の外周に取り付けることにより、プローブケース１１の外周に冷媒５が循環する流路４１１を配置することができる。また、アタッチメント４１をプローブケース１１の外周に密着させて取り付けることができる。
【００３５】
これにより、プローブケース１１に伝わって移動する振動子部１２及び回路基板１３からの熱を冷却器４３で冷却された冷媒５に素早く伝導することができる。そして、この伝導により熱を吸収した冷媒５をアタッチメント４１内から冷却器４３に排出させて循環させることにより、プローブ部１を冷却することができる。
【００３６】
以上により、プローブ部１内の構造を複雑化することなくプローブ部１の冷却が可能となり、プローブ部１の小型化を図ることができる。また、手間を掛けることなくプローブ部１を冷却することができる。更に、超音波プローブ１０以外の冷却機構を備えていない超音波プローブへも吸熱部４を容易に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例に係る超音波プローブの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例に係るプローブ部、ケーブル部、及び吸熱部の一部の構成を示す断面図。
【図３】本発明の実施例に係る吸熱部の構成の詳細を示す図。
【図４】本発明の実施例に係るアタッチメントをプローブケースに取り付けた状態を示す図。
【図５】図２のＡ−Ａ線の矢視断面図。
【符号の説明】
【００３８】
Ｐ  被検体
１  プローブ部
２  ケーブル部
３  コネクタ部
４  吸熱部
５  冷媒
６  超音波診断装置本体
１０  超音波プローブ
１１  プローブケース
１２  振動子部
１３  回路基板
２１  信号線
２２  ケーブルシース
４１  アタッチメント
４２  冷却部
４３  冷却器
４４  ポンプ
４５  送給管
４６  排出管
【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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