(57)【要約】【課題】超音波探触子の放熱効率が高く、温度上昇を抑えることができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置Ｓは、超音波を送受信する圧電振動子を有する超音波探触子２と、装置本体１と、装置本体１および超音波探触子２を電気的に連結するケーブル３とを備え、ケーブル３内には管状体が設置され、超音波探触子２内と装置本体１内とが管状体により連結されている。【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圧電振動子を有する超音波探触子と、
装置本体と、
前記装置本体および前記超音波探触子を電気的に連結するケーブルとを備え、
前記ケーブル内には管状体が設置され、前記超音波探触子内と前記装置本体内とが前記管状体により連結されている超音波診断装置。
【請求項２】
前記管状体は可撓性を有している請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記管状体は樹脂からなる請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記ケーブルの内部には、複数の信号線が設置され、前記管状体は前記複数の信号線に沿って設置されている請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記管状体は一対または複数対設置され、各対の管状体同士は、前記ケーブルの断面形状における前記ケーブルの中心に対して、点対称となるように配置されている請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記管状体の外径は１０μｍ〜２００μｍであり、前記管状体の内径は５μｍ〜１８０μｍである請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記装置本体は、前記管状体内に冷却風を送風する冷却部を備え、
前記冷却風は前記管状体内を通過し、前記超音波探触子内に流入する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記冷却風の導入速度は０．０１ｍ／秒〜１０ｍ／秒であり、前記冷却風と外気温度との差は、０℃〜−５℃である請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記冷却部は冷却フィンを備えている請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記管状体は複数であって、前記複数の管状体のうち、一部の管状体内に前記冷却風が送風され、
前記複数の管状体のうち、残りの管状体内は、前記超音波探触子から排出された空気が通過する請求項７に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被検体内部を調べる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、通常、１６０００Ｈｚ以上の音波をいい、非破壊および無害でその内部を調べることが可能なことから、欠陥の検査や疾患の診断などの様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内からの超音波の反射波（エコー）から生成した受信信号に基づいて当該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。
【０００３】
この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ小型で安価、Ｘ線のように被爆がなく安全性が高いおよびドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等の特長を有している。そのため、循環器系（心臓の冠動脈）、消化器系（胃腸）、内科系（肝臓、膵臓、脾臓）、泌尿科系（腎臓、膀胱）および産婦人科系などの診断などに広く利用されている。
【０００４】
この超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受信する超音波探触子を備えている。この超音波探触子は、送信信号に基づいて機械振動をすることで超音波を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波の反射波を受けて受信信号を生成する圧電素子を備えている。具体的には、超音波探触子は、圧電素子で構成される超音波送受信素子が例えばアレイ状に２次元配列されて構成されている。このような構成の超音波探触子は広く普及している。
【０００５】
このような超音波診断装置における超音波探触子の内部の温度は、圧電素子が機械振動することにより発生する熱および超音波探触子内に設置されている電気回路基板から発生する熱などにより上昇しやすい。超音波探触子の内部温度が高くなりすぎると、超音波送受信素子の感度が悪くなるという問題がある。また、被検体に当接させる超音波探触子の外部まで温度が高くなると、安全面でも問題がある。そこで、超音波探触子内部の温度が高くなりすぎることを防止すべく、様々な超音波診断装置が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、超音波探触子の内部から超音波探触子の外部へと伸びる放熱フィンを有し、それによって外部へと熱を放熱する超音波診断装置が開示されている。また、特許文献２には、超音波探触子内のバッキング材内部に熱伝導性ファイバーが充填されていて、それにより放熱する超音波診断装置が開示されている。また、特許文献３には、超音波探触子内において、回路基板から圧電素子側への熱抵抗を回路基板からケーブル側への熱抵抗に比べて大きくすることで圧電素子に流入する熱を低減し、熱による圧電素子への影響を低減する超音波診断装置が開示されている。また、特許文献４には、超音波探触子の内部に配置された、防水のためのモールド材に、熱伝導率が高い中空金属を混入し、それにより放熱する超音波診断装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２０９６９９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２９９６５号公報
【特許文献３】特開２００６−２５８９２号公報
【特許文献４】特開２００６−２０４６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の超音波診断装置において、十分な放熱がなされているとはいえなかった。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、超音波探触子の放熱効率が高く、温度上昇を抑えることができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明に係る一態様に係る超音波診断装置では、超音波を送受信する圧電振動子を有する超音波探触子と、装置本体と、前記装置本体および前記超音波探触子を電気的に連結するケーブルとを備え、前記ケーブル内には管状体が設置され、前記超音波探触子内と前記装置本体内とが前記管状体により連結されている。
【００１０】
これにより、超音波探触子内で生じた発熱が管状体を介して装置本体へと放熱されるため、超音波探触子の放熱効率が向上する。そのため、超音波探触子内の温度上昇による超音波診断装置の感度の低下を防ぎ、かつ超音波探触子の外部が熱くなりすぎることがないので超音波探触子を被検体に当接させて使用した場合でも安全である。
【００１１】
また、上述の超音波診断装置において、前記管状体は可撓性を有している。
【００１２】
これにより、ケーブルの柔軟性が低下することなく、超音波探触子の操作性が低下することもない。
【００１３】
また、上述の超音波診断装置において、前記管状体は樹脂からなる。
【００１４】
これにより、ケーブルの柔軟性が低下することなく、操作性が低下することもない。
【００１５】
また、上述の超音波診断装置において、前記ケーブルの内部には、複数の信号線が設置され、前記管状体は前記複数の信号線に沿って設置されている。
【００１６】
それにより、管状体の空洞部分によりケーブル内に空間ができ、ケーブルの柔軟性が向上する。また、信号線間のクロストークを防ぐことができる。
【００１７】
また、上述の超音波診断装置において、前記管状体は一対または複数対設置され、各対の管状体同士は、前記ケーブルの断面形状における前記ケーブルの中心に対して、点対称となるように配置されている。
【００１８】
これにより、ケーブル内にバランス良く空間が形成されるので、柔軟性に偏りが生じない。
【００１９】
また、上述の超音波診断装置において、前記管状体の外径は１０μｍ〜２００μｍであり、前記管状体の内径は５μｍ〜１８０μｍである。
【００２０】
これにより、超音波探触子は放熱効率の向上を得ることができ、ケーブルは太くなりすぎず、適度な柔軟性を得ることができる。
【００２１】
また、上述の超音波診断装置において、前記装置本体は、前記管状体内に冷却風を送風する冷却部を備え、前記冷却風は前記管状体内を通過し、前記超音波探触子内に流入する。
【００２２】
これにより、超音波探触子内を空冷することができ、放熱効率が向上する。
【００２３】
また、上述の超音波診断装置において、前記冷却風の導入速度は０．０１ｍ／秒〜１０ｍ／秒であり、前記冷却風と外気温度との差は、０℃〜−５℃である。
【００２４】
これにより、超音波探触子の放熱効率が向上するうえ、騒音が生じにくく、結露も生じにくい。
【００２５】
また、上述の超音波診断装置において、前記冷却部は冷却フィンを備えている。
【００２６】
これにより、超音波探触子の放熱効率がさらに向上する。
【００２７】
また、上述の超音波診断装置において、前記管状体は複数であって、前記複数の管状体のうち、一部の管状体内に前記冷却風が送風され、前記複数の管状体のうち、残りの管状体内は、前記超音波探触子から排出された空気が通過する。
【００２８】
これにより、超音波探触子の放熱効率が向上し、超音波探触子に通気孔を設ける必要がない。
【発明の効果】
【００２９】
超音波探触子の放熱効率が高く、温度上昇を抑えることができる超音波診断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００３１】
図１は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図３は、実施形態における超音波探触子の内部の構造を示す平面図である。
【００３２】
超音波診断装置Ｓは、図１および図２に示すように、生体などの被検体（図示せず）に対して超音波を送信すると共に、被検体で反射した超音波の反射波（エコー）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して超音波を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内からの超音波の反射波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体内の内部状態を画像化するための画像処理を行う超音波診断装置本体１と、超音波診断装置本体１と電気的に接続される画像表示部１５および操作入力部１６とを備えて構成される。
【００３３】
超音波診断装置本体１は、例えば図１に示すように、冷却部１１と、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に超音波を発生させる送信回路１２と、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する受信回路１３と、受信回路１３で受信した受信信号に基づいて被検体内の内部状態の画像を生成する画像処理部１４と、超音波診断装置Ｓの全体制御を行う制御部１７とを備えて構成される。具体的には、制御部１７は、冷却部１１、送信回路１２、受信回路１３、画像処理部１４、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報などのデータを入力するための操作入力部１６および画像処理部１４で生成された被検体内の内部状態の画像を表示する画像表示部１５を当該機能に応じて制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う。なお、本実施形態では、画像表示部１５および操作入力部１６を一体として、超音波装置本体１とは別に設けたコンパクトな携帯型としたが、例えば、これらの両方または片方を超音波装置本体１の構成要素としてもよい。
【００３４】
超音波探触子（超音波プローブ）２は、例えば図３に示すように、超音波を送受信する超音波送受信素子であり圧電素子からなる複数の圧電振動子２１と、被検体に向けて送信される超音波を収束させる音響レンズ２２と、圧電振動子２１の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとを整合させる整合層２３と、圧電振動子２１からの不要な超音波を吸収するダンパ２４と、回路素子が実装された基板部２５と、圧電振動子２１および基板部２５を覆うシールドケース２６と、音響レンズ２２以外のこれらすべてを覆うプローブケース２７とを備えている。
【００３５】
圧電振動子２１は、複数備えられていて、例えば、被検体に対して超音波を放入射する放入射面が揃えられて複数の圧電振動子２１が線形独立な２方向へｍ行×ｎ列でアレイ状に２次元配列されて構成される。ここで、ｍ、ｎは、正の整数であり、例えば、ｍ、ｎともに１３０とされる。その場合には圧電振動子２１は１６９００個となる。なお、圧電振動子２１の配置は２次元配列以外の配置でも良く、例えば圧電振動子２１が一直線上に配列された、１次元配列としても良い。この場合は圧電振動子２１が例えば３２個以上とすることが、性能上好ましい。なお、ｍ、ｎはそれぞれ１〜６００の範囲とすればよい。
【００３６】
音響レンズ２２は、圧電振動子２１から被検体に向けて送信される超音波を収束する部材であり、例えば、図３に示すように、円弧状に膨出した形状とされている。
【００３７】
整合層２３は、圧電振動子２１の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとを整合させることで、圧電振動子２１から発生された超音波を被検体に効率良く伝える働きをする。整合層２３は一層で構成されても良いが、受信周波数の広帯域化に応じて２層あるいはそれ以上の層数としても良い。それにより、整合させる音響インピーダンスの範囲が広がり、より効率良く被検体に超音波を伝えることができる。
【００３８】
ダンパ２４は上述のように不要な振動を吸収するため、距離方向の分解能の低下を防ぐ。
【００３９】
基板部２５には、例えば受信信号を増幅するための受信アンプ２５ａ、送受信を切り替えるためのスイッチ回路２５ｂなどの回路素子が実装されており、これらは一般にＩＣ化されている。また、基板部２５の配線パターンにより、容量性成分および誘導性成分を持つ共振回路を形成しても良い。この共振周波数を、被検体で反射した超音波の反射波をもとに生成され、受信回路１３へと送信される受信信号の周波数に合わせておけば、受信信号の減衰を防止することができる。基板部２５上の信号線は、ケーブル３の信号線３ａと接続されている。つまり、基板部２５の信号線は超音波診断装置本体１に接続されている。
【００４０】
さらに、圧電振動子２１と基板部２５との間は、信号伝達のための中継基板２８によって電気的に接続されている。中継基板２８としては、例えばＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）を用いれば良い。なお、ＦＰＣの代わりに、セラミックやガラスエポキシ等のプリント基板を用いても良い。
【００４１】
シールドケース２６は、電磁波などの侵入または漏洩を防止するためのもので、例えば金属で構成されている。
【００４２】
プローブケース２７の一方の端部には音響レンズ２２が突出し、他方の端部からはケーブル５が引き出されて、超音波探触子２が形成されている。
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【００４３】
このような、超音波探触子２は、被検体の表面上に当接して用いられてもよいし、被検体の内部に挿入して、例えば、生体の体腔内に挿入して用いられてもよい。
【００４４】
次に、冷却部１１およびケーブル３について説明する。
【００４５】
ケーブル３は、回路基板部２５と超音波診断装置本体１との間で電気信号を授受するために多数の信号線３ａを束ねたものとなっている。これら信号線３ａは銅などの金属により構成され、それぞれ絶縁体によって被覆された構成である。さらに、束ねた信号線３ａの周りは電磁シールド用の金属部材３ｂによって覆われ、その外側が絶縁体３ｃで被覆されている。具体的には、ケーブル３は同軸多心ケーブルとすれば良い。同軸多心ケーブルは超音波診断装置に一般的に用いられるケーブルであり、信号線である超極細同軸ケーブルが複数本束ねられた構成である。例えば、同軸多心ケーブル内には外径が１０μｍ〜６０μｍの超極細同軸ケーブルが１３０本以上束ねられている。また、例えば、３００本または５００本束ねられている場合もある。
【００４６】
ケーブル３は超音波診断装置本体１と超音波探触子２とを連結するものであり、超音波診断装置Ｓを操作する際には、超音波診断装置本体１は固定されていて、超音波探触子２を被検体に当接して移動させるため、ケーブル３は柔軟性および機械的な強度を有していることが好ましい。しかし、圧電振動子２１の数が増えると、信号線３ａを増加させる必要があることから、ケーブル３の柔軟性が損なわれる。それにより、超音波探触子２を移動させにくくなり、超音波探触子２の操作性が損なわれる。また、信号線３ａの数が増加すると、信号線３ａを含むケーブル３内にも熱がこもるという問題がある。また、信号線３ａが増加すると、信号線３ａ同士間でのクロストークが発生し、表示画像の画質が劣化するという問題もある。
【００４７】
本実施形態においては、ケーブル３には、信号線３ａ以外に管状体３ｄを備えており、信号線３ａと同様にケーブル３内に設置され信号線３ａと共に束ねられている。管状体３ｄは、可撓性を有することが好ましく、例えば、樹脂製の極細チューブである。管状体３ｄが可撓性を有していれば、ケーブル３の柔軟性が損なわれることはない。
【００４８】
管状体３ｄはケーブル３に含まれていることから、超音波診断装置本体１内部から超音波探触子２内部に伸びている。つまり、超音波診断装置本体１内部と超音波探触子２内部は管状体３ｄの空洞部を介してつながっている。管状体３ｄの超音波診断装置本体１側端部は、冷却部１１と連結されている。冷却部１１は冷却風を管状体３ｄ内部に送風する。冷却部１１からの冷却風が管状体３ｄを通り超音波探触子２内に到達すると、超音波探触子２内に空気の流れを生じさせ、超音波探触子２の放熱効率を高める。なお、超音波探触子２のプローブケース２７およびシールドケース２６には、冷却部１１から管状体３ｄを介して、送風された冷却風が抜けるように、通気孔（図示せず）を設けておくことが好ましい。また、このように通気孔を設けずに、管状体３ｄを複数備え、冷却部１１から超音波探触子２内への冷却風が管状体３ｄの一部の内部を通り、超音波探触子２内部を循環した空気が、残りの管状体３ｄの内部を通って冷却部１１に流入する構成としても良い。
【００４９】
管状体３ｄは例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）により作製し、外径は１０μｍ〜２００μｍとすればよい。管状体３ｄは細いほうが、ケーブル３の外径も太くなりにくいため好ましい。また、管状体３ｄの内径、すなわち管状体３ｄの空洞部分の径は、５μｍ〜１８０μｍとすればよい。それにより、空気は管状体３ｄの内部を十分通過するまた、管状体３ｄは可撓性を有していることが好ましく、それによりケーブルの柔軟性が失われることはない。また、管状体３ｄは樹脂であれば絶縁体であることから、信号線３ａに電気的な影響を与えることはない。
【００５０】
本実施形態によると、ケーブル３内に金属細線である信号線３ａ以外に空洞を有する管状体３ｄを設けているため、ケーブル３内に空間が形成され、ケーブル３の柔軟性が高くなるという効果も奏する。また、管状体３ｄは一対または複数対設置され、各対の管状体３ｄ同士は、ケーブル３の断面形状における中心に対して、点対称となるように配置されていることが好ましい。それにより、ケーブル３内に形成された空間がバランスよく配置されるので、ケーブル３の柔軟性が曲げる方向によって偏るようなことはない。
【００５１】
また、信号線３ａ間に設置される管状体３ｄが、信号線３ａに沿って設置されることとすればよい。それにより、信号線３ａに沿って、空間が形成されるので、信号線３ａ同士間のクロストークが低減されるという効果も奏する。また、信号線３ａ同士間のクロストークが低減されることから、超音波探触子２および圧電振動子２１の感度が向上する。また、ダイナミックレンジを広げることが可能となるので、超音波診断装置Ｓの性能が向上する。
【００５２】
ここで、冷却部１１について説明する。冷却部１１は、例えば送風を行う冷却ファンであればよい。また、例えば冷却ファンの送風側に冷却フィンを備えることとしても良い。それにより超音波探触子２内部の放熱効率をさらに向上することができる。特に、超音波探触子２内部を循環した空気が、管状体３ｄを介して冷却部１１に流入する構成とした場合は、超音波探触子２からの空気は、超音波探触子２内の熱を奪っており温度が高いので、冷却フィンによって温度が下がるようにすれば良い。それにより、超音波診断装置本体１内の温度上昇も防ぐことができる。冷却フィンは、熱伝導率の高い金属やセラミックなどで構成されれば良く、例えば冷却フィンは奪った熱を例えば超音波診断装置本体１の外部に逃がす構造とすればよい。また、冷却フィンに、例えばペルチェ素子などを接続して温度を下げるようにしても良い。
【００５３】
冷却部１１による送風の導入速度は０．０１ｍ／秒〜１０ｍ／秒とすることが好ましい。また、１０ｍ／秒を超えると、管状体３ｄに負荷が大きくかかる上、管状体３ｄが細管であることから、騒音が発生する。また、冷却部１１はクーラーであってもよい。つまり、外気温度よりも低い温度の冷却風を送風できることとしても良い。それにより、超音波探触子２内部の放熱効率をさらに向上させることができる。この場合に、冷却風と外気温度との差は５℃以内とすることが好ましい。冷却風の温度がこれよりも下がると、結露が生じる可能性が高くなり、錆などの原因になるからである。
【００５４】
以上、冷却部１１について説明したが、他の実施形態に係る超音波診断装置として、冷却部１１を備えないこととしても良い。管状体３ｄを備えていることで、冷却部１１が無くても管状体３ｄを介して超音波探触子２内の熱が超音波診断装置本体１へと流入するので、超音波探触子２の放熱効率は向上する。
【００５５】
次に、実施形態に係るケーブル３内における管状体３ｄの配置について図４を用いて説明する。図４は実施形態における管状体の配置を説明するためのケーブルの断面図であり、図４（Ａ）は実施形態における第１態様に係るケーブルを示す断面図であり、図４（Ｂ）は実施形態における第２態様に係るケーブルを示す断面図であり、図４（Ｃ）は実施形態における第３態様に係るケーブルを示す断面図であり、図４（Ｄ）は実施形態における第４態様に係るケーブルを示す断面図であり、図４（Ｅ）は実施形態における第５態様に係るケーブルを示す断面図であり、図４（Ｆ）は実施形態における第６態様に係るケーブルを示す断面図である。
【００５６】
まず、実施形態における第１態様に係るケーブル３について説明する。図４（Ａ）に示すように、ケーブル３には銅線などからなる金属細線である多数の信号線３ａと、１本の管状体３ｄとがその内部に配置されている。管状体３ｄがケーブル３の中心付近に配置され、信号線３ａがその周りに多数配置された状態で、これらは束ねられ、その周りを電磁シールド用の金属部材３ｂによって覆われ、さらにその外側が絶縁体３ｃで被覆されている。このような構成とすることで、ケーブル３を用いて冷却部１１から超音波探触子２に冷却風を送風することができ、超音波探触子２の放熱効率が高くなる。なお、この構成では、管状体３ｄが１本なので、超音波探触子２から冷却部１１に空気を送ることはできない。したがって、プローブケース２７およびシールドケース２６に通気孔を設けることが好ましい。また、図４（Ａ）において、管状体３ｄが配置されていなければ従来のケーブルの断面図を示す。
【００５７】
次に、実施形態における第２態様に係るケーブル３について説明する。なお、第２態様に係るケーブル３は、図４（Ａ）に示す第１態様に係るケーブル３と比べて管状体３ｄの配置が異なるが、他の構成は同一である。そこで、同一の箇所については説明を省略する。図４（Ｂ）に示すように、管状体３ｄは、管状体３ｄ−１および管状体３ｄ−２の２本配置されている。これらは、信号線３ａの中央から１層目に配置されている。このように、管状体３ｄの数を増やせば、その分、冷却風の送風量を増大させることができるので、超音波探触子２の放熱効率をさらに高くすることができる。また、管状体３ｄ−１および３ｄ−２は一対であり、これらの配置はケーブル３の中心に対して点対称の関係にある。このような配置とすることで、ケーブル３の柔軟性などに偏りが生じない。さらに、例えば、管状体３ｄ−１を冷却部１１から超音波探触子２への送風に用い、管状体３ｄ−２を超音波探触子２から冷却部１１への送風に用いることができる。
【００５８】
次に、実施形態における第３態様に係るケーブル３について説明する。なお、第３態様に係るケーブル３は、図４（Ｂ）に示す第２態様に係るケーブル３と比べて管状体３ｄの配置が異なるが、他の構成は同一である。そこで、同一の箇所については説明を省略する。図４（Ｃ）に示すように、管状体３ｄは、管状体３ｄ−１および管状体３ｄ−２だけでなく、さらに管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４の２本が追加配置されている。これらは、管状体３ｄ−１および管状体３ｄ−２と同様に、信号線３ａの中央から１層目に配置されている。また、管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４は一対であり、これらの配置もケーブル３の中心に対して点対称の関係にある。このように、管状体３ｄの数を増やせば、その分、冷却風の送風量を増大させることができるので、超音波探触子２の放熱効率をさらに高くすることができる。また、管状体３ｄのうち各対の配置は、ケーブル３の中心に対して点対称の関係にあるので、ケーブル３の柔軟性などに偏りが生じない。
【００５９】
次に、実施形態における第４態様に係るケーブル３について説明する。なお、第４態様に係るケーブル３は、図４（Ｃ）に示す第３態様に係るケーブル３と比べて管状体３ｄの配置が異なるが、他の構成は同一である。そこで、同一の箇所については説明を省略する。図４（Ｄ）に示すように、管状体３ｄ−１、管状体３ｄ−２、管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４が、ケーブル３の中央から２層目に配置されている。また、管状体３ｄ−１および管状体３ｄ−２の配置と、管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４の配置とは、どちらもケーブル３の中心に対して点対称の関係にある。管状体３ｄ−１、管状体３ｄ−２、管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４を２層目に配置した場合であっても、１層目に配置した場合と同様に、超音波探触子２の放熱効率をさらに高くすることができる。また、管状体３ｄのうち各対の配置は、ケーブル３の中心に対して点対称の関係にあるので、ケーブル３の柔軟性などに偏りが生じない。
【００６０】
次に、実施形態における第５態様に係るケーブル３について説明する。なお、第５態様に係るケーブル３は、図４（Ｄ）に示す第４態様に係るケーブル３と比べて管状体３ｄの配置が異なるが、他の構成は同一である。そこで、同一の箇所については説明を省略する。図４（Ｅ）に示すように、管状体３ｄ−１、管状体３ｄ−２、管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４が、ケーブル３の中央から３層目に配置されている。また、管状体３ｄ−１および管状体３ｄ−２の配置と、管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４の配置とは、どちらもケーブル３の中心に対して点対称の関係にある。管状体３ｄ−１、管状体３ｄ−２、管状体３ｄ−３および管状体３ｄ−４を３層目に配置した場合であっても、１または２層目に配置した場合と同様に、超音波探触子２の放熱効率をさらに高くすることができる。また、管状体３ｄのうち各対の配置は、ケーブル３の中心に対して点対称の関係にあるので、ケーブル３の柔軟性などに偏りが生じない。
【００６１】
次に、実施形態における第６態様に係るケーブル３について説明する。なお、第６態様に係るケーブル３は、図４（Ｂ）に示す第２態様に係るケーブル３と比べて管状体３ｄの配置が異なるが、他の構成は同一である。そこで、同一の箇所については説明を省略する。図４（Ｆ）に示すように、管状体３ｄ−１および管状体３ｄ−２が共に、ケーブル３の中心近傍に配置され、これらの配置もケーブル３の中心に対して点対称の関係にある。このように、管状体３ｄ−１および管状体３ｄ−２を、ケーブル３の中心近傍に配置した場合でも、１層目に配置した場合と同様に、超音波探触子２の放熱効率をさらに高くすることができる。また、管状体３ｄ−１および３ｄ−２の配置はケーブル３の中心に対して点対称の関係にあるので、ケーブル３の柔軟性などに偏りが生じない。
【００６２】
以上、ケーブル３における管状体３ｄの配置について説明したが、ケーブル３における管状体３ｄの配置は、上記説明した態様に限られるわけではない。管状体３ｄの数を増加させれば、さらに冷却風の送付量が増大するため、放熱効率は高まる。また、管状体３ｄの数を増加させれば、ケーブル３内に空間ができることから、ケーブルの柔軟性が向上するし、信号線３ａ間のクロストークを低減させることにもなる。ケーブルの柔軟性が向上すると、操作性が上がる。しかし、管状体３ｄの数を増加させることで、ケーブルの製造コストも上がることも考慮する必要がある。そこで、管状体３ｄは１〜１６本程度が好ましい。また、ケーブル３の中心から、半径の２／３までの範囲内に管状体３ｄを配置することが好ましい。これよりも、外側に管状体３ｄが配置された場合は、ケーブル３の柔軟性があまり向上しないためである。
【００６３】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００６４】
このような構成の超音波診断装置Ｓでは、例えば、操作入力部１６から診断開始の指示が入力されると、制御部１７の制御によって送信回路１２で電気信号の送信信号が生成される。この生成された電気信号の送信信号は、ケーブル３を介して超音波探触子２へ供給される。より具体的には、この送信信号は、超音波探触子２の圧電振動子２１に供給される。送信信号は、例えば、所定の周期で繰り返される電圧パルスである。圧電振動子２１は、この電気信号の送信信号が供給されることによってその厚み方向に伸縮し、この送信信号に応じて超音波振動し、整合層２３、音響レンズ２２を介して超音波を放射する。超音波探触子２が被検体に例えば当接されていると、これによって超音波探触子２から被検体に対して超音波が送信される。
【００６５】
この被検体に対して送信された超音波は、被検体内部における音響インピーダンスが異なる１または複数の境界面で反射され、超音波の反射波となる。この反射波の超音波は、超音波探触子２で受信される。より具体的には、この反射波の超音波は、音響レンズ２２、整合層２３を介して圧電振動子２１で受信され、機械的な振動が電気信号に変換されて受信信号として、取り出される。当該機械的な振動はダンパ２４により共振が抑制される。
【００６６】
そして、画像処理部１４は、制御部１７の制御によって、受信回路１３で受信した受信信号に基づいて、送信から受信までの時間や受信強度などから被検体内の内部状態の画像を生成し、画像表示部１５は、制御部１７の制御によって、画像処理部１４で生成された被検体内の内部状態の画像を表示する。
【００６７】
また、操作入力部１６から診断開始の指示が入力されると、制御部１７は、冷却部１１を稼動させる。具体的には、冷却部１１は冷却風を送風する。冷却風は管状体３ｄを通って、超音波探触子２内部に到達する。例えば、冷却風はシールドケース２６の壁面に沿って流れ、圧電振動子２３、ダンパ２４、基板部２５などを冷却する。ケーブル３が、冷却部１１へと空気を送るための管状体３ｄを備えていない場合には、冷却風はシールドケース２６およびプローブケース２７に設けられた通気孔などから外部に排出され、冷却部１１へと空気を送るための管状体３ｄを備えている場合は、その管状体３ｄを介して超音波探触子２から冷却部１１へと空気が送られる。
【００６８】
このように、本実施形態の超音波診断装置Ｓでは、冷却風により超音波探触子２の内部を冷却するので、超音波探触子２の放熱効率が高く、圧電振動子２１が熱による影響を受けにくく、高感度の診断ができる。また、超音波探触子２が熱くなりすぎないので、超音波探触子２を被検体に当接させる場合も安全である。
（実施例）
本実施形態の超音波診断装置Ｓを用いて、その性能を評価した。評価結果は、表１に示している。
【００６９】
【表１】
2009165509.tif 000004
【００７０】
まず、超音波診断装置は、テレメッド社製のＬｏｇｉｃＳｃａｎ  １２８  ＥＸＴ−１Ｚのプロセッサーを使用した。画像の評価は、表示パネル（画像表示部１５）に表示される画像を目視で評価した。評価については、優れている場合を「優」、普通の場合を「可」、画質が劣る場合を「劣」と評価した。圧電振動子２１は、市販のＰＺＴ粉末を常法により焼結して製造した。同軸ケーブル（ケーブル３）は、銅の金属極細線（信号線３ａ）をチャンネル数分束ねて構成した。同軸ケーブル中に組み込む空洞樹脂線（管状体３ｄ）はＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）を用いて製造した。なお、金属極細線の被覆樹脂も同様にＰＦＡ被覆を使用した。
【００７１】
プローブ（超音波探触子２）の圧電振動子２１の数と、信号線３ａの数と、信号線３ａの外径と、管状体３ｄの内径（空洞部分の径）と、圧電振動子２１の上昇温度と、送風用の管状体３ｄおよび帰還用の管状体３ｄの本数（送風／帰還）と、冷却風速度と、冷却風温度とをパラメータとして変化させ、その際の撮像解像およびプローブの操作性を評価した。なお、送風用の管状体３ｄとは冷却部１１から超音波探触子２への送風に用いる管状体３ｄを示し、帰還用の管状体３ｄとは超音波探触子２から冷却部１１への送風に用いる管状体３ｄを示す。また、冷却風温度は外気温度を基準とし、外気温度と冷却風の温度との差を示している。
【００７２】
本実施例において、アース線の数は１本以上圧電振動素子２１の数以下とすることが可能であるが最小値としている。また、圧電振動素子２１が４０９６個以上の場合には、信号線３ａを増加させないために、圧電振動素子２１からの信号をブロック処理またはカスケート処理することで信号線３ａの数を減少させて、信号線３ａは５２０本までとした。また、信号線３ａの太さが同一であるならば、信号線３ａが増加するにつれて、ケーブルの太さは太くなる。そこで、適宜、信号線３ａの太さを細くし、ケーブル３の太さが太くなりすぎないようにしている。
【００７３】
実験番号１および１８はケーブル３が管状体３ｄを有していない、従来の超音波診断装置によるものであり、本発明の超音波診断装置ではなく、比較用として実験をしている。また、実験番号２は冷却部１１を備えていない超音波診断装置であり、表１においては送風／帰還を１／０と記載しているが、ケーブル３は１本の管状体３ｄを備えている。
【００７４】
まず、実験番号１および１８では、圧電振動子２１の上昇温度が高すぎる。それにより、撮像解像度も低下しているのがわかる。また、実験番号２は圧電振動子２１の温度上昇がある程度は抑制され、撮像解像度も問題がない。これにより、ケーブル３が管状体３ｄを有していることで、冷却部１１を有していない場合であっても、放熱効率が向上していることがわかる。
【００７５】
実験番号３〜１７については、ケーブル３に管状体３ｄが設けられていて、冷却部１１により、冷却風が送風されている超音波診断装置Ｓであり、圧電振動子２１の温度上昇はほとんど見られない。それにより、撮像解像も優れている。また、実験番号２〜１７はケーブル３が管状体３ｄを有していることから、柔軟性が高く、プローブ操作性も優れている。特に、実験番号１７では、圧電振動子２１の数を１６９００個としているが、上昇温度は０．２℃であり、管状体３ｄを有さないケーブル３を使用している場合（実験番号１８）に比べて８．０℃も温度差が生じている。
【００７６】
このように、ケーブル３に管状体３ｄが設けられていない従来の超音波診断装置に比べて、本発明の超音波診断装置は、圧電振動素子の温度上昇が抑制されて、良好な撮像解像を得ることができる。
【００７７】
また、実験番号２〜１７は、管状体３ｄを有していることから、プローブ操作が優れている。これは、管状体３ｄが設置されていることにより、ケーブル３内に空間ができ、ケーブル３の柔軟性が向上したことによると考えられる。
【００７８】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図３】実施形態における超音波探触子の内部の構造を示す平面図である。
【図４】実施形態における管状体の配置を説明するためのケーブルの断面図であり、図４（Ａ）〜図４（Ｆ）は実施形態における第１〜第６態様に係るケーブルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
Ｓ    超音波診断装置
１    超音波診断装置本体
２    超音波探触子
３    ケーブル
３ａ  信号線
３ｂ  金属部材
３ｃ  絶縁体
３ｄ、３ｄ−１、３ｄ−２、３ｄ−３、３ｄ−４  管状体
１１    冷却部
１２    送信回路
１３    受信回路
１４    画像処理部
１５    画像表示部
１６    操作入力部
１７    制御部
２１    圧電振動子
２２    音響レンズ
２３    整合層
２４    ダンパ
２５    基板部
２５ａ  受信アンプ
２５ｂ  スイッチ回路
２６    シールドケース
２７    プローブケース
２８    中継基板
【図１】
2009165509.tif 000005
【図２】
2009165509.tif 000006
【図３】
2009165509.tif 000007
【図４】
2009165509.tif 000008