JP2008194278A - 超音波診断装置のプローブコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置において、超音波プローブのプローブコネクタ内で発生した熱を放熱する。
【解決手段】プローブコネクタ１８内に、親基板５４と、これに立設される子基板５６とを設ける。子基板に実装された回路デバイス６０で発生した熱を、装置本体側に伝えるために伝熱部材が備えられる。伝熱部材は、回路デバイスに接触して吸熱する伝熱板６２と、伝熱板６２が伝えた熱を、親基板の、子基板側から親基板を迂回して装置本体側に迂回して伝える伝熱シャーシ６４と、装置本体側の接続部に接続し、熱を装置側に放熱するコネクタ側接続板４４とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、被検体内に対し超音波を送受し、これに基づき超音波画像を得る超音波診断装置に関し、特に装置本体に対し超音波プローブを着脱するためのプローブコネクタに関する。

被検体の内部に対し超音波を送信し、受信された超音波により対象部位の超音波画像を得る超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、対象部位や得たい画像に合わせて、超音波の送受を行う超音波プローブが交換可能となっている。超音波プローブは、被検体に接触し、超音波の送受を行うプローブヘッドと、超音波診断装置の本体に装着されるプローブコネクタと、プローブヘッドとプローブコネクタとを接続するプローブケーブルを含む。プローブコネクタを本体に装着することにより、これに設けられた端子ピンと、本体に設けられた端子穴が接続して装置本体側の回路とプローブヘッド内の超音波振動子が電気的に接続される。

従来のプローブコネクタには、プローブヘッドの超音波振動子と端子ピンを結ぶ配線が収められている。

特開２００１−３５３１４７号公報 米国特許第５５６０３６２号明細書

近年、より高い解像度、また三次元超音波画像を取得するために、より多くの超音波振動子を備えた、すなわち多チャンネルの超音波プローブが要望されている。超音波振動子と端子ピンは１対１で接続されているため、超音波振動子が増加するとプローブコネクタの端子ピンの数も増加し、コネクタに収まり切らなくなる。このため、装置本体側で行っていた振動子の駆動制御および受信信号の処理等を、プローブコネクタ内に設けた回路で行うことが考えられる。

しかし、プローブコネクタ内に超音波振動子の駆動回路、受信信号の信号処理回路等を収めるとこれらの回路の発熱が問題となる。

上記の特許文献１，２には、超音波プローブのプローブヘッドの温度を制御する技術が開示されているが、プローブコネクタの発熱に関しては考慮されていない。つまり、従来、超音波プローブのコネクタに電気回路等を搭載した際に生じる発熱に係る問題を解決する技術はなかった。

本発明は、電気回路等を搭載したプローブコネクタで発生した熱を放熱する技術を提供する。

本発明にかかる超音波診断装置のプローブコネクタは、プローブコネクタ内に、振動子の駆動制御および受信信号の処理等を行う回路が形成された基板群を備え、この基板群は、親基板と、これに立設される複数の子基板を有している。親基板は、当該プローブコネクタの、装置本体と超音波プローブの電気的な接続を行う接続ピンを有するプラグが設けられた面に並列して配置され、子基板には回路デバイスが実装され、親基板の、プラグ側の面の反対側の面に立設される子基板とを有している。さらに、当該プローブコネクタは、子基板に実装された回路デバイスで発生した熱を、装置本体側に伝える伝熱部材を備えている。この伝熱部材は、装置本体に設けられプローブコネクタからの熱を受け取る接続部に接触するコネクタ側接続部と、親基板の、子基板が立設された側に、親基板に並んで配置される基部と、コネクタ側接続部と基部を親基板を迂回して接続する迂回部と、前記基部に、子基板と並列するよう立設され、前記回路デバイスに接触する伝熱板と、を含んでいる。

また、子基板を親基板に対し着脱可能とすることができ、子基板の回路デバイスに前記伝熱板を押しつけるクリップを設けるようにもできる。

また、コネクタ側接続部は、親基板に略直交する向きに、またプラグの両側に配置され、これらのコネクタ側接続部はそれぞれ迂回部によって基部の両側に接続されるようにできる。

さらに、伝熱板の回路デバイスに接触する部分に、柔軟性を有するシートを配置するようにできる。

プローブコネクタ内に備えられた回路デバイスの放熱に有利となる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１０の概略構成を示すブロック図である。超音波診断装置１０は、被検体に対し超音波を送受するプローブヘッド１２を含む超音波プローブ１４と、超音波プローブを制御して超音波の送受信を行い、得られた受信信号に基づき超音波画像を提供する装置本体１６とに大別される。

超音波プローブ１４は、装置本体１６に着脱可能なプローブコネクタ１８を有し、これには接続ピン２０を備えたプラグ２２が設けられている。接続ピン２０と、プローブヘッド１２の各振動子とは、プローブケーブル２４によって接続されている。また、プローブコネクタ１８には、プローブヘッド１２からの超音波の送受信の制御や、超音波振動子の駆動、受信された信号に対し所定の処理を行うコネクタ側送受信回路装置２６が収容されている。

装置本体１６には、プローブコネクタのプラグ２２を受けるレセプタクル２８が設けられ、レセプタクル２８は、プラグ２２の接続ピン２０と接続する接続穴３０が設けられている。プローブコネクタ１８を装置本体１６に装着すると、プラグ２２とレセプタクル２８が結合し、接続ピン２０は接続穴３０に接触する。これにより、超音波プローブ１４と装置本体１６とが電気的に接続される。

装置本体１６は、本体側送受信回路装置３２を備えている。本体側送受信回路装置３２は、コネクタ側の送受信回路装置２６と協働して、超音波プローブ１４の超音波の送受等に係る制御を行う。本体側送受信回路装置３２は、送受制御部３４の制御に従い動作し、また、送受制御部３４は、操作パネル３６より入力されたユーザからの指示に応じて送受信回路装置３２の制御を行う。取得された受信信号は、画像形成部３８に送られ、ここで所定の処理が実行されて、Ｂモード断層画像等の所定の画像が形成される。この形成された画像は、例えばディスプレイ４０に表示され、ユーザに提供される。

前述のようにプローブコネクタ１８には、超音波の送受信、受信信号の処理等を行う回路の一部が備えられている。これらの回路は、従来装置本体１６に備えられている送受信回路装置の一部を分離し、更に新たな機能を追加して超音波プローブ１４側に設けたものである。このような構成を採るのは、一つには、超音波振動子数の増加等に伴い、回路規模が増大し、装置本体のスペースが足りないこと、さらに配線数の増加により、プローブコネクタ１８に設けられる接続ピン２０が、コネクタの装置本体１６に対向する面に収まらなくなる等の理由による。一部の信号処理を超音波プローブ１４側で行うことにより、接続ピン、接続穴の数の減少を図っている。

このように、プローブコネクタ１８に回路を内蔵した場合、回路デバイスなどの回路素子からの発熱が問題となる。この発熱は、回路デバイスそのものの故障、コネクタのケースの変形などの問題を生じさせる可能性があり、適切に放熱する必要がある。

図２−４は、プローブコネクタ１８と、装置本体１６のプローブコネクタが接続される部分の外観を示す図である。図２，３はプローブコネクタが装着される前の状態を示し、図４は装着後の状態を示している。プローブコネクタ１８は、略直方体のコネクタケース４２を有し、その一面にプラグ２２が設けられている。プラグ２２は、その周囲に設けられ、プローブコネクタ１８内部で発生した熱を装置本体側に伝えるためのコネクタ側接続板４４を有する。また、装置本体のレセプタクル２８の周囲には、前記のコネクタ側接続板４４に接触し、これから熱を受け取る本体側接続板４６を有する。

プローブコネクタ１８の中央をロックピン４８が貫いており、プローブコネクタの装着時には、レセプタクル２８に設けられた鍵穴形状のロック穴５０に挿入される。ロックピン４８のロック穴５０に挿入される側の反対側の端部には、ロックハンドル５２が固定されている。ロックピン４８の先端には、半径方向に突出した係合突起４８ａ（図５参照）が設けられている。ロック穴５０には、ロックピンの係合突起を通すために切り欠き５０ａが設けられている。プローブコネクタ装着時には、係合突起と切り欠き５０ａの位置を合わせてロックピン４８をロック穴５０に挿入し、ロックハンドル５２を回して、係合突起をロック穴５０に係合させる。これによりプローブコネクタ１８が装置本体１６に対し、ロック状態に装着される。

図５は、プローブコネクタ１８の断面図である。プローブコネクタ１８の内部には、装置本体１６に対向する面、すなわちプラグ２２が設けられた面に並ぶように、図示する実施形態では平行に親基板５４が配置されている。さらに、親基板５４の装置本体１６に対し、反対側となる面には、複数の子基板５６が立設されている。図示する実施形態においては、子基板５６は、親基板５４に略直交するように、また立方体のコネクタケースの１面に略平行となるように配置されている。親基板５４と子基板５６は、基板コネクタ５８によって着脱可能に結合されている。これらの親基板５４および子基板５６に、前述のコネクタ側の送受信回路装置２６が設けられている。処理回路は主に子基板５６上に設けられ、親基板５４には子基板と接続ピン２０を接続する配線が主に設けられている。

子基板５６には、ＩＣ、トランジスタなどの回路デバイス６０を含む回路素子が実装されている。回路デバイス６０には、回路デバイスで発生した熱を逃がす伝熱板６２が接触している。伝熱板６２は、親基板５４を取り囲むように設けられている伝熱シャーシ６４に立設されている。また、伝熱シャーシ６４には、前述したコネクタ側接続板４４も設けられており、これらの伝熱板６２、伝熱シャーシ６４およびコネクタ側接続板４４は、回路デバイス６０で発生した熱を装置本体側に伝達する伝熱部材６６（図６参照）として機能する。伝熱部材６６は、金属等の導電性の良い材料、例えばアルミニウムなどで形成することができる。

図６，７は、伝熱部材６６の概略形状を示す図であり、図６が斜視図、図７は図６の上面を示した図である。伝熱シャーシ６４の内側に親基板５４が配置される。図の下方が装置本体１６に面する側であり、コネクタ側接続板４４に挟まれた空間にプラグの接続ピン２０が配列される。コネクタ側接続板４４は、親基板５４に対して略直交しており、図６においてプラグの左右両側に配置されている。また、コネクタ側接続板４４は、図６の奥側にも配置されている。手前に設けないのは、後述するように、組み立て時、ここから親基板等を挿入するためである。他の組み立て方法を採用し、手前側にも接続板を設けることができれば、伝熱性をより良好とすることができる。また、十分な伝熱性を確保できるのであれば、接続板４４の面積を減少させることもできる。例えば、前述の奥側に設けられた部分を省略することもできるし、さらにプラグの一方の側の接続板を省くこともできる。

伝熱シャーシ６４は、親基板５４の装置本体１６に対して反対側となる面に並んで配置された基部６８を有し、この基部に６８に伝熱板６２が立設されている。この伝熱板６２は、子基板６２に並列して、特にこの実施形態においては略平行となるように立設されている。また、基部６８には、子基板６２を通すための横スリット７０およびロックピン７２を通すための縦スリット７２が設けられている。縦スリット７２は、伝熱シャーシ６４の一端から、ほぼ中央のロックピン４８の位置まで延びている。さらに、伝熱シャーシ６４は、基部６８とコネクタ側接続板４４を、親基板５４を迂回するように接続する迂回部７４を有している。伝熱部材６６と、その他の部品との関係は、以下の説明において、より詳細に説明する。

図８−１１は、プローブコネクタ１８の内部構造の組立工程を示した図である。図８は、親基板５４とプラグ２２の本体７６が一体に組み上げられ、これが伝熱部材６６に組み込まれる前の状態が示されている。親基板５４の上面には子基板５６との電気的な接続を行うためのコネクタ５８が配列されている。また、親基板５４の下面には、接続ピン２０が設けられたプラグ本体７６が配置されている。このプラグ本体７６は、その周囲に配置されるコネクタ側接続板４４と共にプラグ２２を形成する。親基板５４の略中央をロックピン４８が貫通している。

親基板５４とプラグ本体７６の組立体を、伝熱部材６６の内側に挿入する。挿入後の状態が図９に示されている。ロックピン４８は、縦スリット７２を通って伝熱部材６６のほぼ中央まで達することができる。次に、図１０に示すように、伝熱板６２に沿うように、そして横スリット７０を通して、伝熱部材６６の内側の親基板５４に向けて子基板５６を挿入し、親基板５４上の基板コネクタ５８を結合する。全ての子基板５６を装着した状態が図１１に示されている。各子基板５６は、独立して親基板より着脱することができる。

図１２は、子基板５６の装着時における子基板５６に実装された回路デバイス６０と、伝熱板６２の関係を示す図である。（ａ）が装着前の状態を示す図であり、（ｂ）が装着後の状態を示す図である。子基板５６には、回路デバイス６０に対向する爪７８ａを有するクリップ７８が固定されている。子基板５６を装着する際には、クリップの爪７８ａと回路デバイス６０の間に伝熱板６２が挿入されるように子基板５６を下方に押し込む。このとき、伝熱板６２が回路デバイス６０とクリップ７８の間にスムースに導かれるように、クリップの爪７８ａは、回路デバイス６０に向けて凸の湾曲形状とされている。また、伝熱板６２は、その回路デバイス６０と対向する位置に密着シート８０を有するようにしてもよい。密着シート８０は、柔らかく、かつ熱伝導性の良好な材料からなり、回路デバイス６０との実質的な接触面積を増大させて、回路デバイスと伝熱板の間の熱伝導性を良好にする。密着シート８０は、例えばシリコーンゴムやシリコーンゴムに熱伝導性をより良好にするために炭素等の微粉末などの添加剤を加えたものなどを材料とすることができる。

図１３は、伝熱部材の他の例である。伝熱部材８２は、伝熱板６２にヒートパイプ８４を貼り付け、このヒートパイプ８４によって、回路デバイス６０からの熱を伝熱シャーシ６４の基部６８の位置まで伝えるようにしたものである。ヒートパイプ８４の回路デバイス６０に対向する位置に密着シートを配置し、密着性を向上させ、伝熱性を良好なものとするようにもできる。

以上の各実施形態においては、子基板５６上の回路デバイス６０からの熱を伝熱部材６６，８２を介して、本体側接続板４６に伝達し、装置本体１６側に放熱することができる。装置本体１６側では、装置本体に備えられた機器を冷却するため装置により、プローブコネクタから伝えられた熱も放熱される。

超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 プローブコネクタおよび装置本体のコネクタ装着部分の外観を示す図である。 プローブコネクタおよび装置本体のコネクタ装着部分の外観を示す図である。 プローブコネクタおよび装置本体のコネクタ装着部分の外観を示す図である。 プローブコネクタの内部の構造を示す断面図である。 伝熱部材６６の斜視図である。 伝熱部材６６の平面図である。 親基板５４、子基板５６および伝熱部材６６の組み立て過程を示す図である。 親基板５４、子基板５６および伝熱部材６６の組み立て過程を示す図である。 親基板５４、子基板５６および伝熱部材６６の組み立て過程を示す図である。 親基板５４、子基板５６および伝熱部材６６の組み立て工程を示す図である。 伝熱部材の伝熱板６２と子基板上の回路デバイス６０の密着接合させる工程を示す図である。 他の伝熱部材８２の斜視図である。

符号の説明

１０ 超音波診断装置、１２ プローブヘッド、１４ 超音波プローブ、１６ 装置本体、１８ プローブコネクタ、２２ プラグ、２８ レセプタクル、４２ コネクタケース、４４ コネクタ側接続板、４６ 本体側接続板、５４ 親基板、５６ 子基板、６０ 回路デバイス、６２ 伝熱板、６４ 伝熱シャーシ、６６，８２ 伝熱部材、６８ 基部、７４ 迂回部、８０ 密着シート、８４ ヒートパイプ。

Claims (4)

1. 超音波診断装置の装置本体に対し超音波プローブを着脱するためのプローブコネクタであって、
   超音波画像を形成するための回路の少なくとも一部が形成された基板群と、
   前記回路が含む回路デバイスで発生した熱を、装置本体に伝える伝熱部材と、
   を有し、
   前記基板群は、
   当該プローブコネクタの、装置本体と超音波プローブの電気的な接続を行う接続ピンを有するプラグが設けられた面に並列して配置された親基板と、
   前記回路デバイスが実装され、親基板の、プラグ側の面の反対側の面に立設される複数の子基板と、
   を有し、
   前記伝熱部材は、
   プローブコネクタからの熱を受け取る装置本体側の接続部に接触するコネクタ側接続部と、
   親基板の、子基板が立設された側に、親基板に並んで配置される基部と、
   コネクタ側接続部と基部を親基板を迂回して接続する迂回部と、
   前記基部に、子基板と並列するよう立設され、前記回路デバイスに接触する伝熱板と、
   を含む、
   超音波診断装置のプローブコネクタ。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置のプローブコネクタであって、子基板は親基板に対し着脱可能であり、子基板に、前記回路デバイスに前記伝熱板を押しつけるクリップが設けられた、超音波診断装置のプローブコネクタ。
3. 請求項１または２に記載の超音波診断装置のプローブコネクタであって、
   前記コネクタ側接続部は、親基板に略直交する向きに、またプラグの両側に配置され、これらのコネクタ側接続部はそれぞれ迂回部によって基部の両側に接続される、
   超音波診断装置のプローブコネクタ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置のプローブコネクタであって、前記伝熱板の回路デバイスに接触する部分には、柔軟性を有するシートが配置される、超音波診断装置のプローブコネクタ。