JP6787021B2 - ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、一端部にブッシュを有するケーブルに関する。

超音波診断装置は、超音波深触子（超音波プローブ、エコープローブ、以下では単に「プローブ」ともいう。）と、制御部と、を有している。プローブは、圧電素子および集積回路（ＩＣ）を有する圧電部と、圧電部に取り付けられたケーブルと、を有し、圧電部と、ケーブルの少なくとも一部と、はハウジング内に収容されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６−１２３５３６号公報

上述の超音波診断装置に通電すると、圧電部が作動して圧電部が発熱する。圧電部の熱をプローブ外へ放熱させるため、ハウジングの表面から放熱できるようにハウジングを構成したり、ハウジング内に設けられたシールドに放熱機能を持たせたりしている。しかしながら、これらの放熱だけでは、放熱が不充分であることがあり、その結果、ハウジングが加熱されて被検査者が火傷するおそれがある。

本発明の目的は、プローブの放熱を補助することが可能な技術を提供することにある。

本発明の一態様によれば、
伝熱線を螺旋状に巻回してなるコイルが内包され、放熱機能を有するブッシュを有するケーブルが提供される。

本発明によれば、プローブの放熱を補助することが可能な技術を提供することができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態にかかるケーブルを有する超音波診断装置の概略図の一例を示す図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示す超音波診断装置の断面概略図の一例を示す図である。 図１（ｂ）の点線Ａで示す箇所の拡大図の一例を示す図である。 図１（ａ）に示す超音波診断装置が有するケーブルのＣ−Ｃ’断面構成図を示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
（１）超音波深触子の構成
超音波深触子（プローブ）の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１（ａ）に示すように、超音波診断装置１は、プローブ２と、制御部３と、を有している。図１（ｂ）に示すように、プローブ２は、一端が圧電部２１に取り付けられ（接続され）、他端が制御部３に接続されたケーブル２２と、圧電部２１およびケーブル２２の一端部分を収容し、操作者の把持部となるハウジング２３と、を有している。圧電部２１は、圧電素子と、圧電素子から受信した超音波を電気信号に変換する集積回路（ＩＣチップ）と、を有している。ケーブル２２は、圧電部２１と制御部３との間で電気信号を伝送可能なように構成されている。ハウジング２３には、ハウジング２３内に収容された圧電部２１の表面を露出させる開口が形成されており、この開口から露出された圧電部２１を測定対象物（例えば人の体）と接触させることとなる。超音波診断装置１では、圧電部２１が測定対象物と接することで得た超音波を圧電部２１で電気信号に変換し、この電気信号がケーブル２２内を伝送して制御部３に送られ、制御部３で情報処理や画像処理等が行われる。

（２）ケーブルの構成
上述のケーブル２２として、ブッシュ付きケーブルが用いられる。以下では、このブッシュ付きケーブルの構成について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかるケーブル２２の一方の端部には、ブッシュ（ケーブルブッシュ）２４が取り付けられている。ブッシュ２４の取り付けは、ブッシュ２４に形成された貫通孔２４ａ内にケーブル２２を挿通させることで行われる。

ブッシュ２４は、プローブ２を動かした際にハウジング２３の根元箇所の近傍（例えば図１（ａ）の点線Ｂの箇所）でのケーブル２２の曲げ半径（曲率半径）が所定値以下にならないように制御するためのものである。というのも、プローブ２が動いた際、ハウジング２３の根元箇所の近傍でケーブル２２が屈曲する回数が多く、またこの箇所でのケーブル２２の屈曲は、曲げ半径が非常に小さくなるような厳しい屈曲となることが多い。このため、上述のようにブッシュ２４を設けることで、ケーブル２２が屈曲することによるケーブル２２の断線を抑制することができる。

ブッシュ２４は、伝熱性粉体が混合された樹脂材料で形成されていることが好ましい。伝熱性粉体としては、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉体を好適に用いることができる。樹脂材料としては、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やシリコーンゴムを用いることができる。

ブッシュ２４は、その表面が平坦な面であることが好ましい。すなわち、ブッシュ２４の表面には凹部（溝）が形成されていないことが好ましい。

図２に示すように、ブッシュ２４内（貫通孔２４ａ内）には、伝熱線を螺旋状（スパイラル状）に巻回してなるコイル２５が内包されている。

コイル２５は、コイル２５に加わった力に応じて変形し、またコイル２５に加わった力が除去されると元の形に戻るという特性、すなわちバネ性を有している。これにより、ケーブル２２の動きにブッシュ２４を追従させることができる。すなわち、ブッシュ２４の追従性を確保することができる。また、ブッシュ２４が繰り返し屈曲した場合であっても、ブッシュ２４に加わった力が除去されるとブッシュ２４が元の形状（屈曲していない形状）に自力で戻ることを長期にわたって確保することができる。すなわち、ブッシュ２４の耐屈曲性を確保することができる。

コイル２５は、ブッシュ２４に形成された貫通孔２４ａ内に、貫通孔２４ａ内を挿通するケーブル２２の側周を囲うように設けられている。また、コイル２５はブッシュ２４の内壁２４ｂと接するように設けられていることが好ましい。

伝熱線は、例えば上述の圧電部２１で発生した熱をブッシュ２４内に導くことができる線（線材）である。伝熱線は、優れた熱伝導性（高い熱伝導率）を有するとともに、ブッシュ２４の追従性やブッシュ２４の耐屈曲性をより高める観点から、高い強度（引張強度）を有していることが好ましい。このような伝熱線として、銅線や銅合金線等を用いることができる。銅線の方が銅合金線よりも高い熱伝導率を有する点で好ましく、銅合金線の方が銅線よりも高い強度を有する点で好ましい。

コイル２５は、銅線等の伝熱線２６を用いて、ケーブル２２に取り付けられた熱源（例えば圧電部２１）に接続され、熱源からの熱を受容するように構成されている。この伝熱線２６は、ハウジング２３の表面やハウジング２３内に設けられたシールド等のプローブ２が従来から有する放熱経路とは異なる新たな放熱経路となる。すなわち、この伝熱線２６は熱源からの熱伝導のバイパス路として機能する。伝熱線としては、例えば上述したコイル２５を構成する伝熱線と同様のものを用いることができる。伝熱線２６は、コイル２５を構成する伝熱線と同一の線であってもよく、異なる線であってもよい。伝熱線２６は、例えば図１（ａ）に示すようにハウジング２３の外周面上に這わせるように設けられている。

上述のケーブル２２としては、例えば図３に示すように、心線ユニット３１と、バインドテープ３２と、シース３３と、シールド３４と、を有するケーブルを用いることができる。心線ユニット３１は、電気信号を伝送可能な複数本の同軸ケーブル３５等を撚り合わせてなる。同軸ケーブルとは、例えば、電気信号の伝送路となる内部導体と、内部導体の側周を囲うように設けられた絶縁層と、絶縁層の側周を囲うように設けられてシールドとして機能する外部導体と、外部導体の側周を囲うように設けられた外被（ジャケット）と、を有するケーブルである。バインドテープ３２は、複数の心線ユニット３２を撚り合わせた撚線を束ねるためのものであり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等で形成された樹脂テープからなる。シールド３３は、複数の心線ユニット３１（バインドテープ３２が設けられている場合はバインドテープ３２）の側周を囲う（被覆する）ように設けられている。シールド３３として、銅を含む素線（例えば銅線）等を編み組みして形成した編組シールド等を用いることができる。シース３４は、シールド３３の側周を囲う（被覆する）ように設けられている。シース３４は、例えば医療用絶縁樹脂で形成されている。医療用絶縁樹脂とは、毒性がなく生体と接触した際に炎症等のアレルギー症状を発生させることがない、生体適合性を有する（バイオコンパチビリティーが高い）樹脂であり、医療用樹脂、医療グレードの樹脂とも呼ばれるものである。このような医療用絶縁樹脂として、例えば医療用グレードのＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）を用いることができる。

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）ブッシュ２４内に伝熱線からなるコイル２５を内包させ、ブッシュ２４に放熱機能を持たせることで、上述のプローブ２において熱源となる圧電部２１で発生した熱をブッシュ２４内に受容した後ブッシュ２４（プローブ２）外へ放熱することができる。すなわち、プローブ２の放熱を補助（アシスト）することができる。これにより、超音波診断装置１の使用時に操作者の把持部であるハウジング２３が加熱されることを抑制できる。

なお、ブッシュ２４に放熱機能を持たせずに、熱源からの熱を例えばケーブル２２が有するシールド３３に受容させるように構成することも考えられる。しかしながら、上述のようにシールド３３の外周には、厚さが厚い（例えば０．５ｍｍ〜１ｍｍ）シース３４が設けられているため、シールド３３が受容した熱がケーブル２２外に放熱されにくいという問題がある。特にシース３３とシールド３４との間に空隙が形成されていると、空隙内に熱が溜まりやすくなるため、上述の問題がより顕著になる。

（ｂ）ブッシュ２４に放熱機能を持たせることで、プローブ２のさらなる小型化を実現できるとともに、超音波診断装置１が有する表示部に表示する画像をより高画質なものにすることができる。

というのも、プローブ２の小型化のためにハウジング２３を小型にすると、ハウジング２３の表面積が小さくなり、その結果、ハウジング２３の表面からの放熱量が減少してしまう。ブッシュ２４に放熱機能を持たせることで、プローブ２を小型にすることにより減少した放熱量をブッシュ２４で補うことができ、プローブ２を小型にする前と同程度かそれ以上の放熱量を確保することができる。これにより、従来では困難であったプローブ２のさらなる小型化を実現できる。

また、近年、上述の表示部に表示する画像をより高画質なものにすることが要求されている。例えば、上述の画像の解像度をさらに高くしたり、上述の画像の表示を３Ｄ表示やアニメーション表示にしたり、圧電部２１においてビームフォーミング制御を行ったりすることが要求されている。上述の画像を高画質なものにすると、圧電部２１での発熱量が増加する。このような場合であっても、ブッシュ２４に放熱機能を持たせることで、プローブ２全体での放熱量を従来のプローブよりも増加させることができるため、圧電部２１で発生した熱をプローブ２外へ確実に放熱することができる。

（ｃ）伝熱性粉体を混合した樹脂材料でブッシュ２４を形成することで、ブッシュ２４の放熱機能をより高めることができる。

なお、一般的には、上述の伝熱性粉体を混合した樹脂材料で形成したブッシュ２４は、伝熱性粉体が混合されていない樹脂材料で形成したブッシュよりも脆い（強度が低い）ため、ブッシュ２４の耐屈曲性が低くなる。しかしながら、本実施形態のようにブッシュ２４にコイル２５を内包させることで、伝熱性粉体を混合することで低下したブッシュ２４の耐屈曲性を補強することができる。その結果、伝熱性粉体を混合した樹脂材料でブッシュ２４を形成した場合であっても、所定のブッシュ２４の耐屈曲性を確保することができる。例えば、伝熱性粉体を混合しない樹脂材料で形成したブッシュと同程度以上の耐屈曲性を確保することができる。

（ｄ）コイル２５をブッシュ２４の内壁２４ｂに接触させることで、コイル２５が受容した熱を効率よく伝熱性粉体を介してブッシュ２４外へ放熱することができる。

（ｅ）ブッシュ２４の表面を平坦な面にすることで、その表面に凹部が形成されている場合よりもブッシュ２４の表面積が小さくなるため、ブッシュ２４に付着する埃の量を低減できる。また、表面に凹部を形成した場合よりも、ブッシュ２４の表面に付着した埃を除去（掃除）しやすい。これらにより、本実施形態にかかるブッシュ２４付きのケーブル２２は、超音波診断装置１等の医療用器具（医療用装置）に好適に用いることができる。

（ｆ）本実施形態にかかるケーブル２２は、上述のプローブ２等の熱源を把持して使用する必要がある場合に特に有効である。

（本発明の他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

上述の実施形態では、ブッシュ２４内にコイル２５を内包させる場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、ブッシュ２４内に複数の伝熱線を編み組みしてなる編組部材を内包させてもよい。これによっても、ブッシュ２４に放熱機能を持たせることができ、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかしながら、上述のブッシュ２４の追従性やブッシュ２４の耐屈曲性をより高めることができる点で、編組部材よりもコイル２５を用いる方が好ましい。

上述の実施形態では、熱源（圧電部２１）とコイル２５とを、ハウジング２３の外周面に設けられた伝熱線２６を介して接続する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、ハウジング２３内に設けられた放熱機能を有するシールドと、コイル２５と、をハウジング２３内で接続してもよい。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

［付記１］
本発明の一態様によれば、
伝熱線を螺旋状に巻回してなるコイルが内包され、放熱機能を有するブッシュを備えるケーブルが提供される。

［付記２］
本発明の他の態様によれば、
複数の伝熱線を編み組んでなる編組部材が内包され、放熱機能を有するブッシュを備えるケーブルが提供される。

［付記３］
付記１または２のケーブルであって、好ましくは、
前記ブッシュは、伝熱性粉体が混合された樹脂材料により形成されている。

［付記４］
付記１〜３のいずれかのケーブルであって、好ましくは、
前記伝熱線（前記コイルまたは前記編組部材）は、ケーブルに取り付けられた熱源に接続され、前記熱源からの熱を受容するように構成されている。

［付記５］
付記１〜４のいずれかのケーブルであって、好ましくは、
前記ブッシュの表面は平坦な面である。

［付記６］
付記１〜５のいずれかのケーブルであって、好ましくは、
超音波深触子に用いられる。

１ 超音波診断装置
２ プローブ
２２ ケーブル
２４ ブッシュ
２５ コイル

Claims (5)

1. 伝熱線を螺旋状に巻回してなるコイルが内包され、放熱機能を有するブッシュを備え、
   前記ブッシュは、伝熱性粉体が混合された樹脂材料により形成され、
   前記コイルは、前記ブッシュの内壁と接するように設けられている
   ケーブル。
2. 前記ブッシュは、屈曲によるケーブルの断線を抑制可能に設けられている
   請求項１に記載のケーブル。
3. 前記伝熱線は、ケーブルに取り付けられた熱源に接続され、前記熱源からの熱を受容するように構成されている
   請求項１または２に記載のケーブル。
4. 前記ブッシュの表面は平坦な面である
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のケーブル。
5. 超音波深触子に用いられる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のケーブル。

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