JP2011143134A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波探触子において、ケーブルの根元部分に良好なシール構造を採用する。
【解決手段】ケーブルブーツ１６の下部にはブッシュ２４が圧入される。ブッシュ２４は筒状部２４Ａとフランジ部２４Ｂとからなる。フランジ部２４Ｂとホルダ２６とが近接運動すると、斜面２４Ｄの作用により、隙間に挿入されたＯリング２８が潰れ、内側シール部がシールされる。筒状部２４Ａの外側に存在する外側シール部１０４は補強金具２５により保護される。更に開口部１２Ａが凹部形状を有しているため、それによっても保護される。ケーブルブーツ１６における下端部分の屈曲を制限して外側シール部１０４及び内側シール部の両方に及ぶ応力を緩和できる。
【選択図】図２

Description

本発明は超音波探触子に関し、特に、超音波探触子のプローブヘッドにおける防水構造に関する。

超音波診断装置は超音波探触子（プローブ）を備える。超音波探触子は、通常、生体表面に当接され、その状態で超音波を送受波するものである。体腔内に挿入される超音波探触子も知られている。超音波探触子のプローブヘッドは、ケースと、その内部に配置された振動子ユニットと、を有する。振動子ユニットは複数の振動素子からなるアレイ振動子を備えている。ケースからはプローブケーブルが引き出される。それが超音波診断装置本体にコネクタを介して接続される。プローブケーブル内には多数の信号線が収容され、各信号線はそれに対応する振動素子に接続されている。ケースにおけるプローブケーブル取出部分にはケーブルブーツが配置され、それによってプローブケーブルの根元部分が保護される。

超音波探触子の滅菌や洗浄のために、超音波探触子（特にプローブヘッド）を防水構造とするのが望ましい。その場合に特に問題となるのはプローブケーブルの取付部分である。そこから洗浄水やゼリーなどが内部に進入しないように確実なシールを行う必要がある。特許文献１には、ケーブルブーツの内面や外面に環状の突起を設けた構成が開示されている。そのような突起が潰れながらプローブケーブルの外面に接触し、またプローブケースの開口縁に接触することで気密性（水密性）が確保されている。特許文献２には環状弾性体としてのＯリングを利用してシールを行う構造が開示されている。

特開２００５−２４５７８５号公報 実開平２−１４３９１３号公報

ところで、プローブケーブルには、通常、多数の信号線が収容されており、その中には多少なりとも隙間が存在する。ケーブルシース部材が柔らかい材料で構成されている場合、ケーブルの屈曲時にその断面はかなり変形する。そのような状況においては、環状の突起やＯリングによる単純なシール構造では十分な防水性を得ることが困難な場合がある。この問題はシース部材を硬くしても生じ得る。例えば、プローブケーブルが大きく屈曲した場合にはシール性が低下し易い。

なお、ケーブルブーツはプローブケーブルの根元部分を保護するために、ある程度硬い材料で構成されており、そのような材料とその内部の軟性材料（プローブケーブル）との間で確実なシールを行うには特別な工夫が必要である。

本発明の目的は、シール性が良好な超音波探触子を提供することにある。

本発明の他の目的は、超音波探触子において、ケーブルの屈曲性を損なわずに確実なシールを行えるようにすることにある。

本発明に係る超音波探触子は、開口部を有するケースと、前記開口部を通じて前記ケースから引き出されるケーブルと、前記ケーブルにおける前記開口部付近のケーブル部分を通す通路を有し、当該ケーブル部分を包み込んで保護するケーブルブーツと、前記ケーブル部分を通す中空路を有し、前記ケーブルブーツの通路内に差し込まれる筒状のブッシュと、前記ブッシュの外側と前記ケーブルブーツの通路の内側との間の外側シール部分の外側を取り囲んで当該外側シール部分の変形を制限する補強部材と、前記ブッシュの内側と前記ケーブル部分の外側との間の内側シール部分をシールするシール部材と、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、ブッシュの内側に生じる内側シール部分はシール部材によってシールされ、一方、ブッシュの外側に生じる外側シール部分は接着、圧着、シール部材その他の手段によってシールされる。内側シール部分は、ケーブルブーツから隔てられ、しかもブッシュにより保護されるから、つまり、そこでのケーブルの変形はかなり制限されるから、良好なシール性を維持することができる。外側シール部分はその外側に設けられた補強部材により保護され、そこに大きな変形力あるいは応力が及ぶことを防止できる。このように、ケーブルブーツ側の外側シール部分とケーブル側の内側シール部分とに分けてそれぞれに適合したシール方法を適用しつつ、それぞれが物理的に保護されるから、極めて良好なシール性能を実現することが可能である。

望ましくは、前記補強部材は、前記ケーブルブーツよりも硬い材料で構成された筒状の部材であり、且つ、前記ケーブルブーツに対して一体化された部材である。この構成により、補強部材本来の機能を十分に達成することができる。一体化は嵌め込み、圧入、締結等の強固な結合を意味するものである。補強部材は、硬い金属部材で構成されてもよいし、他の硬質材料で構成されてもよい。補強部材の一部を折り曲げてフランジを形成しあるいはリブ等を付加して、補強部材を構造的に強化するようにしてもよい。

望ましくは、前記開口部は前記ケースにおいて内側へ突出した筒状の形態を有し、前記開口部が前記補強部材の外側を包み込む。この構成によれば、開口部それ自体が補強手段として機能し、その内側に補強部材が設けられた上で、更にその内部に外側シール部分が設定されることになるから、二重の補強構造による保護を実現できる。ブッシュそれ自体も補強部材として機能するから、内側シール部材に対しては三重の補強構造による保護を実現できる。

望ましくは、前記ブッシュは、前記通路に差し込まれる筒状の円筒部分と、前記円筒部分に連なる鍔状のフランジ部分と、を有し、前記フランジ部分と協働して、前記内側シール部分にケーブル表面側に開いた隙間空間を形成するホルダ部材が設けられ、前記シール部材は前記隙間空間に設けられた環状弾性体であり、前記フランジ部分と前記ホルダ部材との相対的な近接運動により前記隙間空間が小さくなり、これにより前記環状弾性体が潰れて前記内側シール部分がシールされる。ケーブルが一般に柔らかい部材であることを考慮すると、ある程度の弾力性、変形性をもったシール部材を利用するのが望ましく、例えば、環状弾性体としてＯリングを利用できる。フランジ部分とホルダ部材との近接運動によって環状弾性を変形させてそれをケーブル表面に強く押し付け、これによりシール性を高めることができる。

望ましくは、前記フランジ部分は環状の内向き斜面を有し、前記ホルダ部材は前記内向き斜面に対面する環状の台座面を有し、前記隙間空間は前記内向き斜面と前記台座面と前記ケーブル表面とで囲まれる断面三角形の空間である。この構成によればフランジ部分とホルダ部分の近接運動によって自然にシールを達成できる。

望ましくは、前記内側シール部分の近傍において前記ケーブル部分をクランプして前記ケースに固定する部材が設けられる。この構成によれば、ケーブルがあばれない部分においてシールを行える。

以上のように、比較的簡易な構造によって、かなりの負荷が加わる部分において確実なシールを実現でき、これにより超音波探触子の本来的な機能を保全でき、ひいては超音波探触子の取扱い性を向上できる。

本発明によれば、シール性が良好な超音波探触子を提供できる。あるいは、超音波探触子において、ケーブルの屈曲性を損なわずに確実なシールを行える。

本発明に係る超音波探触子の好適な実施形態を示す断面図である。 シール構造を示す拡大断面図である。 シール構造を示す分解斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波探触子の好適な実施形態が示されており、図１はその断面図である。この超音波探触子は生体表面上に当接して用いられ、その状態において生体に対して超音波を送受波し、これによってエコーデータを取り込むものである。この超音波探触子はプローブケーブルを介して超音波診断装置本体に接続される。

具体的に説明すると、図１において、超音波探触子１０はケース１２を有している。このケース１２は硬質の樹脂などにより構成されるものである。その上端部分にはケース本体から内側に突出した円筒状の開口部１２Ａが形成されている。すなわち、開口部１２Ａは上方から見て凹部の形態を有している。ケース１２の下面側には音響レンズ１２Ｂが設けられている。ケース１２内にはアレイ振動子を有するユニットが配置されているが、図１においてはケース１２の内部１２Ｃについては図示省略されている。図１においてはコンベックス走査型の超音波探触子１０が示されているが、もちろん、本発明は様々なタイプの超音波探触子に適用可能なものである。

次に、シール構造について説明する。開口部１２Ａはケーブル１４におけるケーブル部分１４Ａを挿通させる開口を有している。ケーブル１４内には複数の信号線が収容されている。各信号線はアレイ振動子を構成する個々の振動素子に接続されるものである。開口部１２Ａにはケーブルブーツ１６が結合されている。ケーブルブーツ１６は比較的硬い樹脂等により構成され、ケーブル部分１４Ａの屈曲をある程度許容しつつも当該部分を物理的に保護している。すなわち、体表面上において、超音波探触子１０は様々な姿勢となるが、その場合においてケーブル１４の根元に生じる屈曲力はケーブルブーツ１６によって緩和されている。

ケーブルブーツ１６はそれ全体として円錐形状の形態を有しており、その中心部分には通路１６Ａが形成されている。ケーブルブーツ１６の下側はやや厚く形成されており、そこから上方にかけて徐々にその厚みが薄くなっている。通路１６Ａとケーブル部分１４Ａの表面との間はシール部１００であり、シール部１００に対しては例えばシール剤（接着剤）が注入される。もちろん、シール部１００に凹凸のシール構造を採用するようにしてもよい。

本実施形態においては、シール部１００においてもある程度良好なシールを達成できるが、より完全なるシールを達成するために、以下に説明するようなシール構造がケース１２内部に設けられている。

図２に示すように、ケーブル１４はクランプ部材１８によってケース１２に対して固定されている。クランプ部材１８はネジ２２によってケース１２に固定される部材であり、その上下左右の動きは複数のリブ２０によっても制限されている。クランプ部材１８の作用により、そこでケーブル１４がクランプされるため、ケーブル１４はその位置において動かず、また上下方向にも運動することはない。

ケーブルブーツ１６における通路１６Ａにはケーブル１４が挿通されており、通路１６Ａの下端部分にはブッシュ２４が圧入されている。ブッシュ２４は例えば金属からなる部材であり、あるいは硬質の樹脂等からなる部材である。ブッシュ２４は上部の筒状部２４Ａとそれに連なる下部のフランジ部２４Ｂとからなるものである。筒状部２４Ａはその名称通り筒状の形態を有し、その一部あるいは全部が通路１６Ａの下端開口からその内部に差し込まれる。ブッシュ２４の内部は、ケーブルを挿通させる中空路２４Ｃである。筒状部２４Ａの外側と通路１６Ａの内面との間が外側シール部１０４である。外側シール部１０４に対してはシール剤としての接着剤が導入されてもよいし、そこに圧着構造や凹凸構造を採用するようにしてもよい。

フランジ部２４Ｂはブッシュ２４における下部に形成され、水平方向に張り出た肥大部分であり、それは鍔状の形態を有している。フランジ部２４Ｂの下面は斜面２４Ｄとなっており、その斜面２４Ｄは円環状であって内向きすなわちケーブル１４側に向いた面である。斜面２４Ｄの角度は例えば４５度である。

フランジ部２４Ｂはホルダ２６が有する凹部内に差し込まれており、具体的には、フランジ部２４Ｂの外側に形成されたネジ部とホルダ２６の凹部の内面に形成されたネジ部との螺合関係により両者が一体化される。ホルダ２６を一方方向に回転させれば、フランジ部２４Ｂとホルダ２６とが互いに近接する方向に運動し、それとは逆の方向に回転させれば両者が離れる方向に運動する。

ホルダ２６の凹部は、底面としての台座面２６Ａを有しており、その台座面２６Ａは円環状の水平面を構成している。一方、斜面２４Ｄは円環状の斜面であり、それらの２つの面の間に断面三角形の円環状の隙間が構成される。その隙間には本実施形態において内側シール部材として機能するＯリング２８が収容されている。Ｏリング２８はゴムなどの弾性部材からなるものであり、三角形の隙間が小さくなるとそれが変形して内側シール部が確実にシールされる。

ちなみにホルダ２６は金属などの硬質部材によって構成される。本実施形態においては雄ネジと雌ネジの螺合によってホルダ２６とフランジ部２４Ｂとが締結されていたが、他の連結構造を採用することも可能である。いずれにしても内側シール部材としてのＯリング２８が、屈曲性あるいは変形性をもったケーブルブーツ１６から隔てられ、ケース１２の内部であって、ブッシュ２４等によって保護される位置に設けられているため、そこでのケーブルの屈曲等の変形によるシール性の低下といった問題を未然に防止することが可能となる。

次に、外側シール部１０４についての保護構造について説明する。本実施形態においては、ケーブルブーツ１６に対して一体的に補強金具２５が埋設されている。補強金具２５は円筒形状を有する硬質の金属部材により構成され、その円筒部分がケーブルブーツ１６内に圧入されている。このような部分的な埋設によりケーブルブーツ１６の下端部分の変形を規制することができ、換言すれば、補強金具２５の内部に変形力あるいは屈曲力が及ぶことを出来る限り防止することが可能となる。補強金具２５の上端レベルはブッシュ２４の上端レベルより高い位置に設定されており、かつ補強金具２５の上端レベルはケース１２の最上端レベルすなわち開口部１２Ａの上端レベルよりも低い位置に設定されている。すなわち、開口部１２Ａは内側に突出した円筒形態を有し、その内側に円筒形状を有する硬い補強金具２５が設けられており、その内側に外側シール部１０４が設定されているから、外側シール部１０４におけるシール状態を確実に維持することが可能となるのである。また、ブッシュ２６の内側かつ下端のクランプ部分近傍に内側シール部が設定されているため、その部分におけるシール性も確実に維持することが可能となる。

本実施形態においては、補強金具２５がケーブルブーツ１６の下端部分に差し込まれて一体化されているが、ケーブルブーツ１６の外側を巻き込むように補強金具２５を設けるようにしてもよい。

図３には図２に示したシール構造が斜視図として示されている。クランプ部材が第１部品１８Ａと第２部品１８Ｂとにより構成され、それらが２つのネジによって締結されることにより、ケーブル１４が当該部分においてクランプされる。第２部分１８Ｂはホルダ２６と一体化するようにしてもよい。ホルダ２６には凹部が形成され、その中にはＯリング２８が落とし込まれる。ホルダ２６の台座面とブッシュ２４が有する内向きの斜面２４Ｄとの間にＯリング２８が挟み込まれる。ブッシュ２４における円筒部分はケーブルブーツ１６の通路に圧入されており、そこにおける外側シール部分のシール性を高めるために円筒部分の外側には凹部あるいは凸部が形成される。凹部が形成される場合、その凹部内に接着剤が流し込まれる。ケーブルブーツ１６にはその下端部分に補強金具２５の一部が埋め込まれており、その下端部分における屈曲が大幅に制限されている。これによって、このような構成によりケーブルの取り付け端部分における屈曲性を維持しつつしかもケーブルを保護しつつも良好なシール性を確保することが可能となる。補強金具２５の下端は水平に広がってフランジを構成している。

また、固さの関係について検討すると、ケーブルブーツ１６よりも固い部材として補強金具２５が構成され、ブッシュ２４についてもケーブルブーツ１６よりも固い材料により構成される。補強金具２５とブッシュ２４は同一の材料によって構成してもよいし、異なる材料によって構成してもよい。いずれにしても補強金具２５はケーブルブーツ１６の下端部分に対して十分な補強を行う硬さをもった部材で構成されるのが望ましい。

本実施形態においては上述したようにホルダ２６とフランジ部２４Ｂが螺合関係にあるためホルダ２６を回転させるだけで機械的にシール作用を発揮させることができるという利点も得られる。

１０ 超音波探触子、１２ ケース、１４ ケーブル、１６ ケーブルブーツ、２４ ブッシュ、２５ 補強金具 ２６ ホルダ。

Claims (6)

1. 開口部を有するケースと、
   前記開口部を通じて前記ケースから引き出されるケーブルと、
   前記ケーブルにおける前記開口部付近のケーブル部分を通す通路を有し、当該ケーブル部分を包み込んで保護するケーブルブーツと、
   前記ケーブル部分を通す中空路を有し、前記ケーブルブーツの通路内に差し込まれる筒状のブッシュと、
   前記ブッシュの外側と前記ケーブルブーツの通路の内側との間の外側シール部分の外側を取り囲んで当該外側シール部分の変形を制限する補強部材と、
   前記ブッシュの内側と前記ケーブル部分の外側との間の内側シール部分をシールするシール部材と、
   を含むことを特徴とする超音波探触子。
2. 請求項１記載の超音波探触子において、
   前記補強部材は、前記ケーブルブーツよりも硬い材料で構成された筒状の部材であり、且つ、前記ケーブルブーツに対して一体化された部材である、ことを特徴とする超音波プローブ。
3. 請求項１または２記載の超音波探触子において、
   前記開口部は前記ケースにおいて内側へ突出した筒状の形態を有し、
   前記開口部が前記補強部材の外側を包み込む、ことを特徴とする超音波探触子。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波探触子において、
   前記ブッシュは、
   前記通路に差し込まれる筒状の円筒部分と、
   前記円筒部分に連なる鍔状のフランジ部分と、
   を有し、
   前記フランジ部分と協働して、前記内側シール部分にケーブル表面側に開いた隙間空間を形成するホルダ部材が設けられ、
   前記シール部材は前記隙間空間に設けられた環状弾性体であり、
   前記フランジ部分と前記ホルダ部材との相対的な近接運動により前記隙間空間が小さくなり、これにより前記環状弾性体が潰れて前記内側シール部分がシールされる、
   ことを特徴とする超音波探触子。
5. 請求項４記載の超音波探触子において、
   前記フランジ部分は環状の内向き斜面を有し、
   前記ホルダ部材は前記内向き斜面に対面する環状の台座面を有し、
   前記隙間空間は前記内向き斜面と前記台座面と前記ケーブル表面とで囲まれる断面三角形の空間である、ことを特徴とする超音波探触子。
6. 請求項４記載の超音波探触子において、
   前記内側シール部分の近傍において前記ケーブル部分をクランプして前記ケースに固定する部材が設けられた、ことを特徴とする超音波探触子。

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