JP2017074371A - 超音波プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波の送受信時における先端部の温度上昇を抑制することができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供すること。【解決手段】実施形態の超音波プローブは、先端部と、操作部と、屈曲部と、熱伝導部とを備える。先端部は、超音波を送受信する振動素子と、前記振動素子に電気的に接続される電子回路と、前記電子回路が設けられたフレームと、を有する。操作部は、操作者からの操作を受け付ける。屈曲部は、前記電子回路に電気的に接続されるケーブルを有し、前記操作部に対する操作に応じて屈曲することにより前記先端部の向きを変更する。熱伝導部は、前記先端部から少なくとも前記屈曲部まで延在した単一部材を有し、前記先端部において前記フレームに接触し、前記屈曲部において前記ケーブルに隣接する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。

現在の超音波画像診断では、被検体の体腔内に挿入し、その体腔の周辺の臓器を観察することができる超音波プローブが使用されている。このような超音波プローブは、体腔内プローブと呼ばれる。体腔内プローブの一つに、経食道（ＴＥＥ）プローブがある。経食道プローブは、例えば、心臓の超音波検査を実施する際に用いられる。経食道プローブには、二次元的に配列された振動素子を有するものがある。このような体腔内プローブは、二次元経食道（２Ｄ−ＴＥＥ）プローブと呼ばれる。

二次元体腔内プローブでは、超音波の送受信を行う振動素子群が、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの電子回路の上に配置されることがある。この配置により、振動素子群及び電子回路が収納される先端部の小型化が実現されている。また、電子回路により、二次元体腔内プローブの高性能化が実現されている。

特開２００８−２９５７４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、超音波の送受信時における先端部の温度上昇を抑制することができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することである。

実施形態の超音波プローブは、先端部と、操作部と、屈曲部と、熱伝導部とを備える。先端部は、超音波を送受信する振動素子と、前記振動素子に電気的に接続される電子回路と、前記電子回路が設けられたフレームと、を有する。操作部は、操作者からの操作を受け付ける。屈曲部は、前記電子回路に電気的に接続されるケーブルを有し、前記操作部に対する操作に応じて屈曲することにより前記先端部の向きを変更する。熱伝導部は、前記先端部から少なくとも前記屈曲部まで延在した単一部材を有し、前記先端部において前記フレームに接触し、前記屈曲部において前記ケーブルに隣接する。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置の構成の一例を説明するための図である。 図２は、実施形態に係る超音波プローブの外観の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る超音波プローブの構成の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係る高熱伝導部材の一例について説明するための図である。 図５は、高熱伝導部材の取り付け方法の一例を説明するための図である。 図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。 図７は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。 図８は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。 図９は、図５のＤ−Ｄ線断面図である。 図１０は、工程６において、高熱伝導部材が巻き付けられたケーブルの断面図である。 図１１は、第１の変形例に係る高熱伝導部材が巻き付けられたケーブルの断面図である。 図１２は、第２の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。 図１３は、第３の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。 図１４は、第４の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。 図１５は、第４の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明するための図である。 図１６は、第５の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。 図１７は、第５の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。

（実施形態）
まず、実施形態に係る超音波プローブを有する超音波診断装置の構成の一例について説明する。図１は、実施形態に係る超音波診断装置１００の構成の一例を説明するための図である。図１に示すように、実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、ディスプレイ９１と、入力装置９２と、装置本体１０とを有する。

超音波プローブ１は、超音波トランスデューサを有する。超音波トランスデューサは、超音波を送信するとともにエコー（反射波）を受信する複数の振動素子を有する。複数の振動素子は、２次元的に配置されている。各振動素子は、後述する電子回路２２から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。そして、各振動素子は、被検体Ｐからのエコーを受信し、受信したエコーを電気信号であるエコー信号に変換する。超音波トランスデューサは、振動素子に設けられる音響整合層と、振動素子から後方への超音波の伝播を抑制する背面負荷材（バッキング材）等も有する。超音波プローブ１は、後述するコネクタ７を介して、装置本体１０と着脱自在に接続される。

例えば、超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコーとして超音波プローブ１が有する複数の振動素子にて受信される。エコーは、当該エコーを受信した振動素子でエコー信号に変換される。エコー信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコー信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

ディスプレイ９１は、超音波診断装置１００の操作者が入力装置９２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像等を表示したりする。例えば、ディスプレイ９１は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。ディスプレイ９１は、後述する制御回路１７に接続されており、制御回路１７から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。

入力装置９２は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。例えば、入力装置９２は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、ジョイスティック等によって実現される。入力装置９２は、超音波診断装置１００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して、受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置９２は、超音波プローブ１を制御するための各種設定要求を受け付けて、後述する制御回路１７に転送する。

装置本体１０は、超音波プローブ１による超音波の送受信を制御して、超音波プローブ１が受信したエコーに基づくエコー信号に基づいて、超音波画像を生成する装置である。装置本体１０は、図１に示すように、送受信回路１１と、Ｂモード処理回路１２と、ドプラ処理回路１３と、画像生成回路１４と、画像記憶回路１５と、内部記憶回路１６と、制御回路１７とを有する。

送受信回路１１は、制御回路１７の制御に応じて、振動素子を駆動させる制御を後述の電子回路２２に行わせるための制御信号を超音波プローブ１に送信する。また、送受信回路１１は、超音波プローブ１からエコーデータを受信すると、受信したエコーデータをＢモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３に送信する。

Ｂモード処理回路１２は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信し、受信したエコーデータに対して対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理回路１２は、例えば、プロセッサにより実現される。

ドプラ処理回路１３は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信し、受信したエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。ドプラ処理回路１３は、例えば、プロセッサにより実現される。

画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２が生成したＢモードデータからエコーの強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成回路１４は、ドプラ処理回路１３が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。すなわち、画像生成回路１４は、超音波プローブ１からの出力に基づいて超音波画像を生成する。画像生成回路１４は、画像生成部の１例である。

画像記憶回路１５は、画像生成回路１４が生成した超音波画像を記憶する。また、画像記憶回路１５は、Ｂモード処理回路１２やドプラ処理回路１３が生成したデータを記憶することも可能である。例えば、画像記憶回路１５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。

内部記憶回路１６は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶回路１６は、必要に応じて、画像記憶回路１５が記憶する画像の保管等にも使用される。例えば、内部記憶回路１６は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。

制御回路１７は、情報処理装置（計算機）としての機能を実現する。制御回路１７は、超音波診断装置１００の処理全体を制御する。例えば、制御回路１７は、入力装置９２を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶回路１６から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３及び画像生成回路１４の処理を制御する。例えば、制御回路１７は、制御信号を生成し、生成した制御信号を超音波プローブ１に送信するように、送受信回路１１を制御する。また、制御回路１７は、画像記憶回路１５が記憶する超音波画像や、内部記憶回路１６が記憶する各種画像、又は、画像生成回路１４による処理を行なうためのＧＵＩ、画像生成回路１４の処理結果等をディスプレイ９１にて表示するように制御する。制御回路１７は、例えば、プロセッサにより実現される。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。なお、内部記憶回路１６にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

以上、実施形態に係る超音波診断装置１００の全体構成について説明した。

次に、本実施形態に係る超音波プローブ１について説明する。図２は、実施形態に係る超音波プローブ１の外観の一例を示す図である。なお、以下、超音波プローブ１が、二次元経食道プローブである場合を例に挙げて説明するが、超音波プローブ１は、これに限定されない。

図２の例に示すように、超音波プローブ１は、先端部２と、屈曲部３と、導中部４と、操作部５と、ケーブル６と、コネクタ７とを備える。

先端部２は、先端外装部材２ａを備える。先端外装部材２ａは、例えば、生体適合性を有する樹脂により形成される。先端外装部材２ａは、後述するフレーム２１、後述する電子回路２２、及び、後述する超音波トランスデューサ２４等を収納する。

屈曲部３は、外装部材３ａを備える。外装部材３ａは、後述する屈曲機構３１、及び、後述するケーブル８等を収納する筒状の部材である。外装部材３ａは、屈曲性を有する。外装部材３ａは、例えば、可撓性を有するゴムや樹脂により形成される。外装部材３ａの一端は、先端外装部材２ａに接続されている。また、外装部材３ａの他端は、後述する外装部材４ａに接続されている。

導中部４は、被検体Ｐの超音波画像を撮影する際に、先端部２及び屈曲部３とともに、被検体Ｐの体腔内に挿入される。導中部４は、外装部材４ａを備える。外装部材４ａは、後述するフレキシブルチューブ４１、及び、後述するケーブル８等を収納する筒状の部材である。外装部材４ａは、後述する外装部材５１に接続されている。

操作部５は、操作者からの操作を受け付ける。操作部５は、外装部材５１と、第１ノブ５２１と、第１ノブロックレバー５２２と、第２ノブ５３１と、第２ノブロックレバー５３２と、第１回転スイッチ５４１と、第２回転スイッチ５４２と、窓５５と、懸架リング５６とを備える。

外装部材５１は、第１ノブ５２１、第１ノブロックレバー５２２、第２ノブ５３１、第２ノブロックレバー５３２、第１回転スイッチ５４１、第２回転スイッチ５４２、窓５５、懸架リング５６等が取り付けられた筒状の部材である。

第１ノブ５２１、第１ノブロックレバー５２２、第２ノブ５３１及び第２ノブロックレバー５３２は、後述する屈曲機構３１を屈曲させる際に操作者により操作される。第１ノブロックレバー５２２は、第１ノブ５２１に取り付けられている。第２ノブロックレバー５３２は、第２ノブ５３１に取り付けられている。第１ノブ５２１、第１ノブロックレバー５２２、第２ノブ５３１及び第２ノブロックレバー５３２については、後述する。

第１回転スイッチ５４１及び第２回転スイッチ５４２は、診断を行う際、撮影された超音波画像を回転させるためのスイッチである。操作者は、第１回転スイッチ５４１及び第２回転スイッチ５４２を操作することにより、超音波画像を診断に適した角度から観察することができる。

窓５５は、屈曲部３の屈曲状態を確認するための窓である。懸架リング５６は、図２に示すように、外装部材５１に設けられた環状の部材である。懸架リング５６は、超音波画像の撮影を行わない場合、装置本体１０に設けられたフック等に超音波プローブ１を懸架するために使用される。

ケーブル６は、装置本体１０と先端部２の後述するケーブル８とを電気的に接続する。ケーブル６は、一端がコネクタ７に電気的に接続されており、他端が後述するケーブル８に電気的に接続されている。

コネクタ７は、装置本体１０に接続されることで、超音波プローブ１と装置本体１０とを電気的に接続する。コネクタ７には、装置本体１０と先端部２との間でやり取りされる信号を伝達するための信号線の一端が接続されている。また、コネクタ７は、これらの信号線と装置本体１０とを電気的に接続するための端子を有する。

以上、実施形態に係る超音波プローブ１の外観の一例について説明した。

ここで、超音波プローブ１が超音波を送受信している際には、超音波トランスデューサ２４が備える振動素子が駆動されることによる電力消費に加え、電子回路２２の消費電力により、振動素子及び電子回路２２が熱を発生する熱源となり、先端部２が発熱する。先端部２は患者Ｐと接触する部分であるため、先端部２の温度を安全な範囲内に抑える必要がある。また、後述する屈曲部３におけるアングルコマ３１ａは、熱伝導性が低いステンレス等の合金により形成されている。このため、熱源により発生された熱が屈曲部３で停滞し、熱が屈曲部３から導中部４へと伝わりにくい。そこで、以下に説明するように、本実施形態に係る超音波プローブ１は、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができるように構成されている。

実施形態に係る超音波プローブ１の構成の一例について説明する。図３は、実施形態に係る超音波プローブ１の構成の一例を示す図である。なお、図３の例では、先端外装部材２ａ、外装部材３ａ及び外装部材４ａの図示が省略されている。

図３の例に示すように、超音波プローブ１の先端部２は、フレーム２１と、電子回路２２と、超音波トランスデューサ２４とを備える。

フレーム２１には、電子回路２２及び超音波トランスデューサ２４等が設けられている。フレーム２１は、電子回路２２及び超音波トランスデューサ２４等を保持する部材である。フレーム２１は、熱伝導性を有する材料で形成されている。熱伝導性を有する材料として、例えば、金属が用いられる。また、フレーム２１は、先端部２の剛性を確保するための骨組みとしての機能も有している。

超音波トランスデューサ２４は、複数の振動素子２４ａを備える。振動素子２４ａは、超音波を送受信する。振動素子２４ａは、２次元的に配置されている。各振動素子２４ａは、電子回路２２から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、各振動素子２４ａは、被検体Ｐからのエコーを受信し、受信したエコーを電気信号であるエコー信号に変換する。そして、各振動素子２４ａは、エコー信号を出力する。このようにして、振動素子２４ａは、超音波を送受信する際に、熱を発生する。また、超音波トランスデューサ２４は、振動素子２４ａに設けられる音響整合層と、振動素子２４ａから後方への超音波の伝播を抑制する背面負荷材等も有する。

電子回路２２は、振動素子２４ａに電気的に接続されており、振動素子２４ａによって送受信される超音波に関するデータ処理を行う。電子回路２２は、駆動信号発生回路、遅延回路、加算回路、送受信チャネル制御回路を含む。

駆動信号発生回路は、所定のレート周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生し、発生したレートパルスを、振動素子２４ａを駆動するための駆動信号として遅延回路に出力する。

遅延回路は、駆動信号発生回路から出力された駆動信号に対して所定の遅延処理を実行し、所定の遅延処理が実行された駆動信号を振動素子２４ａに供給する機能を有する。本実施形態では、例えば、１つの振動素子２４ａに対して１つのチャネルが割り当てられ、チャネルごとに遅延回路が設けられている。例えば、遅延回路は、振動素子２４ａから発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な振動素子２４ａごとの遅延量を、駆動信号発生回路から供給された駆動信号に対して与える遅延処理を実行する。

また、遅延回路は、上述した機能に加えて、振動素子２４ａから出力されたエコー信号を受信すると、受信したエコー信号に対して、受信指向性を決定するのに必要な遅延量を与える遅延処理を実行し、遅延処理が実行されたエコー信号を加算回路に出力する機能を有する。

加算回路は、サブアレイ（グループ）を構成する振動素子２４ａ群に対して、１つ設けられている。加算回路は、当該加算回路に対応するサブアレイを構成する振動素子２４ａに対応する遅延回路から出力されたエコー信号を加算する加算処理を実行する。そして、加算回路は、加算処理が実行されたエコー信号をデジタルデータに変換し整相加算処理を行ってエコーデータを生成し、生成したエコーデータを装置本体１０に出力する。

送受信チャネル制御回路は、送受信の対象となるチャネルを選択して、選択したチャネルの送受信が行われるように、上述の各回路を制御する。なお、電子回路２２は、上述した駆動信号発生回路、遅延回路、加算回路及び送受信チャネル制御回路の全ての回路を含まなくてもよく、一部の回路については上述した送受信回路１１が備えてもよい。例えば、電子回路２２は、駆動信号発生回路、遅延回路、加算回路、及び、送受信チャネル制御回路のうち少なくとも１つを含んでいればよい。

フレーム２１の面２１ｂとは反対側の面には、高い熱伝導性を有する１つのシート状の部材（熱伝導性シート、熱伝導性部材）で構成された高熱伝導部材９が接着されている。なお、高熱伝導部材９は、少なくとも１つの高い熱伝導性を有する部材（熱伝導性シート、熱伝導性部材）で構成されればよい。高熱伝導部材９は、熱伝導部の一例である。以下の説明では、電子回路２２及び超音波トランスデューサ２４が設けられたフレーム２１の面２１ｂをフレーム２１の「正面」とし、正面２１ｂの反対側の面をフレーム２１の「背面」とする。すなわち、電子回路２２及び超音波トランスデューサ２４の振動素子２４ａは、フレーム２１の正面２１ｂ側に位置する。ここで、図４を参照して、先端部２のフレーム２１の背面に接着された高熱伝導部材９について説明する。図４は、実施形態に係る高熱伝導部材９の一例について説明するための図である。なお、図４の例では、屈曲部３及び導中部４を構成する部材等については図示が省略されている。

図４に示すように、先端部２には、ケーブル８の一端が電気的に接続されている。より具体的には、ケーブル８の一端は、先端部２の後述するＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）３０と電気的に接続されている。また、ケーブル８の他端は、上述したケーブル６と電気的に接続されている。

高熱伝導部材９は、先端部２において発生した熱を放散させるための部材である。

高熱伝導部材９は、ケーブル８を覆うように、ケーブル８に被せられて張り付けられる。これにより、高熱伝導部材９は、ケーブル８に接触する。なお、高熱伝導部材９は、ケーブル８に接触しなくてもよい。例えば、高熱伝導部材９は、他の部材を介してケーブル８の周囲に設けられていてもよい。すなわち、高熱伝導部材９は、ケーブル８に隣接していればよい。

また、高熱伝導部材９の一端は、上述したように、先端部２のフレーム２１の背面に接着され、他端は、先の図３に示すように、導中部４におけるケーブル８に張り付けられる。すなわち、図３及び図４の例では、高熱伝導部材９は、先端部２から導中部４まで延在している。高熱伝導部材９の延伸方向は、ケーブル８の中軸と同じ方向である。

なお、高熱伝導部材９の他端は、屈曲部３におけるケーブル８に張り付けられてもよい。すなわち、高熱伝導部材９は、先端部２から、少なくとも屈曲部３まで延在してもよい。この場合においても、高熱伝導部材９は、ケーブル８に接触しなくてもよい。例えば、高熱伝導部材９は、ケーブル８に隣接していればよい。

高熱伝導部材９は、例えば、カーボングラファイトにプラスチックフィルムをラミネートした単一の部材（単一部材）である熱伝導性シートで構成されている。すなわち、高熱伝導部材９が有する単一部材である熱伝導性シートは、カーボングラファイトを含む部材で形成されている。カーボングラファイトは、熱の伝わり方に異方性があり、厚み方向と面方向とで熱の伝わり方が異なる。例えば、カーボングラファイトは、厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、面方向の熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・ｋ以上である。なお、面方向とは、例えば、厚み方向に直交する面に沿った方向である。このように、高熱伝導部材９は、面方向の熱伝導率が高いため、効率良く、超音波の送受信時における先端部２において発生した熱を導中部４又は屈曲部３にまで面方向に伝達させることができる。すなわち、高熱伝導部材９は、効率良く、先端部２において発生した熱を放散させることができる。したがって、実施形態に係る超音波プローブ１は、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。

なお、高熱伝導部材９は、例えば、高い熱伝導性を有するカーボンナノチューブを含む部材で形成されてもよい。

以上のことから、高熱伝導部材９は、先端部２から少なくとも屈曲部３まで延在した単一部材（熱伝導性シート）を有し、先端部２においてフレーム２１に接触し、屈曲部３においてケーブル８に隣接する。

また、図４の例に示すように、高熱伝導部材９は、メッシュ状に加工されている。形状がメッシュ状となることで、屈曲部３の屈曲に伴い、高熱伝導部材９が屈曲した場合であっても、屈曲部３の屈曲に追従するように高熱伝導部材９が屈曲するため、高熱伝導部材９は破損しにくくなる。また、図３の例に示すように、高熱伝導部材９は、後述するアングルコマ３１ａよりも内側に設けられている。このため、後述するアングルコマ３１ａよりも外側に高熱伝導部材９が設けられた場合に比べて、屈曲部３が屈曲する際における、高熱伝導部材９の曲率の変動幅が小さくなる。曲率とは、屈曲した部材の曲率半径の逆数である。高熱伝導部材９の曲率の変動幅が小さくなると、高熱伝導部材９が伸縮する度合いが小さくなる。このため、高熱伝導部材９に機械的な疲労が蓄積することを低減することができる。したがって、超音波プローブ１は、高熱伝導部材９の熱伝導性及び屈曲性を長期間維持することができる。

ここで、メッシュ状に加工された高熱伝導部材９に対して、何万回（例えば、９万回程度）も屈曲を繰り返した後に熱伝導効率を測定する実験を行った結果、何万回も高熱伝導部材９を屈曲しても、高熱伝導部材９の熱伝導効率は、ほぼ変化しなかった。この実験結果からも、超音波プローブ１は、高熱伝導部材９の熱伝導性及び屈曲性を長期間維持することができることが分かる。

図３の説明に戻り、屈曲部３は、屈曲機構３１を有する。屈曲機構３１は、図２に示す操作部５に対する操作に応じて屈曲することにより先端部２の向きを変更する。屈曲機構３１は、複数のアングルコマ３１ａを有する。アングルコマ３１ａは、図２に示す操作部５に対する操作に応じて変形する。これにより、屈曲機構３１は、屈曲する。そして、屈曲機構３１が屈曲することにより、先端部２の向きが変更される。すなわち、屈曲機構３１は、操作部５に対する操作に応じて屈曲することにより、先端部２の向きを変更する。

例えば、屈曲機構３１は、複数のワイヤを有する。ワイヤの一端はアングルコマ３１ａに接続され、他端は図２に示す第１ノブ５２１と連動する部材に接続されている。また、他のワイヤの一端は、アングルコマ３１ａに接続され、他端は図２に示す第２ノブ５３１と連動する部材に接続されている。

第１ノブ５２１は、屈曲部３を、所定の平面内で屈曲させる際、操作者により操作される。操作者が第１ノブ５２１を操作すると、第１ノブ５２１と連動する部材に接続されたワイヤと接続されたアングルコマ３１ａが引っ張られて、このアングルコマ３１ａが変形する。アングルコマ３１ａが変形することにより、所定の平面内で屈曲機構３１が屈曲し、所定の平面において先端部２の向きが変更される。

第１ノブロックレバー５２２は、所定の平面における先端部２の向きを固定する際、操作者により操作される。

第２ノブ５３１は、屈曲部３を、所定の平面と直交する平面内で屈曲させる際、操作者により操作される。操作者が第２ノブ５３１を操作すると、第２ノブ５３１と連動する部材に接続されたワイヤと接続されたアングルコマ３１ａが引っ張られて、このアングルコマ３１ａが変形する。アングルコマ３１ａが変形することにより、所定の平面と直交する平面内で屈曲機構３１が屈曲し、所定の平面と直交する平面において先端部２の向きが変更される。

第２ノブロックレバー５３２は、所定の平面と直交する平面における先端部２の向きを固定する際、操作者により操作される。

したがって、超音波プローブ１は、第１ノブ５２１及び第２ノブ５３１の操作により、振動素子２４ａを超音波画像の撮影に適した方向に向けることができる。

図３の説明に戻り、導中部４は、フレキシブルチューブ４１を有する。フレキシブルチューブ４１は、高熱伝導部材９及びケーブル８を保護するために、高熱伝導部材９及びケーブル８に被せられている。

次に、本実施形態に係る高熱伝導部材９の取り付け方法の一例について説明する。図５は、高熱伝導部材９の取り付け方法の一例を説明するための図である。図５の例に示すように、まず、工程１では、高熱伝導部材９をフレーム２１の背面２１ａに接合する。すなわち、高熱伝導部材９は、先端部２においてフレーム２１の背面２１ａに接触する。

図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。図６に示すように、フレーム２１の背面２１ａには、高熱伝導部材９が接合されている。また、フレーム２１の正面２１ｂには、電子回路２２が、熱伝導性を有する樹脂により接着されている。また、電子回路２２のフレーム２１が位置する側とは反対側の面には、再配線層２３が設けられている。電子回路２２は、再配線層２３を介して、ＦＰＣ３０と電気的に接続されている。

ＦＰＣ３０は、電子回路２２とケーブル８の電気的な接続を仲介する。ＦＰＣ３０は、ケーブル８と電気的に接続されている。このケーブル８は、ケーブル６と電気的に接続されているため、電子回路２２は、装置本体１０からの制御信号を受信することができる。また、電子回路２２は、装置本体１０へエコーデータを送信することができる。なお、図６に示すように、電子回路２２は、再配線層２３を介して、振動素子２４ａからのエコー信号を受信する。

図５の例に示すように、工程２では、図６中左側に示すＦＰＣ３０を、フレーム２１の背面２１ａ側を通るように、折り返す。図７は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。図７に示すように、ＦＰＣ３０は、フレーム２１の形状に沿って、背面２１ａ側を通るように折り返されている。

図５の例に示すように、工程３では、折り線７１，７２に沿って、高熱伝導部材９を内側に折り返す。図８は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。図８に示すように、高熱伝導部材９が折り返されることによって、高熱伝導部材９により、背面２１ａ側を通るＦＰＣ３０が挟み込まれている。すなわち、高熱伝導部材９は、折り畳まれたシート状の部材（熱伝導性シート）を有する。

図５の例に示すように、工程４では、工程３において折り返された高熱伝導部材９と同じ形状の高熱伝導部材６１を、高熱伝導部材９と貼り合わせる。図９は、図５のＤ−Ｄ線断面図である。図９に示すように、発熱する部材である振動素子２４ａ及び電子回路２２がフレーム２１の正面２１ｂに設けられ、フレーム２１の背面２１ａには、ＦＰＣ３０の周囲を覆う高熱伝導部材９が設けられている。そして、高熱伝導部材９には、高熱伝導部材６１が貼り合わされている。

ここで、ＦＰＣ３０を、フレーム２１に直接設けて、ＦＰＣ３０を介して、高熱伝導部材９がフレーム２１に接触するような場合も考えられる。しかしながら、このような場合には、ＦＰＣ３０は、熱伝導性が悪いため、ＦＰＣ３０から高熱伝導部材９への熱が伝わりにくくなる。そのため、効率良く、先端部２において発生した熱を放散させることができない。

一方、本実施形態では、図９に示すように、フレーム２１には、ＦＰＣ３０が直接設けられていない。本実施形態では、図９に示すように、振動素子２４ａ及び電子回路２２からの熱が、フレーム２１を介して、高熱伝導部材９に伝わると、高熱伝導部材９の面方向に効率良く熱が伝搬され、高熱伝導部材６１に効率良く熱を伝えることができる。このように、ＦＰＣ３０は、フレーム２１と高熱伝導部材９との熱的接触を妨げないように設けられている。

また、本実施形態では、高熱伝導部材９に高熱伝導部材６１を貼り合わせている。そのため、高熱伝導部材全体での断面積が大きくなる。高熱伝導部材において、断面積が大きくなると、伝搬する熱の総量は増加する。したがって、本実施形態では、伝搬する熱の総量が大きいため、効率良く熱を放散させることができる。なお、２つの高熱伝導部材９と高熱伝導部材６１とを貼り合わせた場合について説明したが、３つ以上の高熱伝導部材を貼り合わせてもよいし、高熱伝導部材が１つであってもよい。

図５の例に示すように、工程５では、折り線７３に沿って、高熱伝導部材６１が貼り合わされた高熱伝導部材９を、先端部２側からケーブル８側に折り返す。そして、工程６では、高熱伝導部材６１が貼り合わされた高熱伝導部材９をケーブル８に巻き付ける。これにより、例えば、高熱伝導部材９は、屈曲部３においてケーブル８に巻き付けられる。

図１０は、工程６において、高熱伝導部材９が巻き付けられたケーブル８の断面図である。図１０の例に示すように、本実施形態では、高熱伝導部材９の幅が、ケーブル８の周長以上であるため、高熱伝導部材９がケーブル８の周を全て覆っている。すなわち、高熱伝導部材９の放熱面積が十分に大きいため、熱源の熱を効率よく放散させることができる。

以上、実施形態に係る超音波プローブ１及び超音波診断装置１００について説明した。実施形態に係る超音波プローブ１及び超音波診断装置１００によれば、上述したように、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。

（実施形態に係る第１の変形例）
ここで、上述した実施形態では、高熱伝導部材９の幅が、ケーブル８の周長以上である場合について説明した。しかしながら、高熱伝導部材９の幅が、ケーブル８の周長より短くてもよい。そこで、このような実施形態を実施形態に係る第１の変形例として説明する。

図１１は、第１の変形例に係る高熱伝導部材９が巻き付けられたケーブル８の断面図である。図１１の例に示すように、高熱伝導部材９の幅が、ケーブル８の周長より短い。そのため、高熱伝導部材９がケーブル８の周の一部を覆っている。このように、第１の変形例では、高熱伝導部材９として、サイズが小さい高熱伝導部材を用いる。サイズが小さくなると、価格などのコストを低く抑えることができる。したがって、第１の変形例によれば、サイズが小さい高熱伝導部材９を用いて、コストを低く抑えつつ、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。

（実施形態に係る第２の変形例）
また、上述した実施形態では、高熱伝導部材９の形状がメッシュ状である場合について説明した。しかしながら、高熱伝導部材９の形状は、これに限られない。そこで、実施形態に係る第２の変形例及び第３の変形例として、高熱伝導部材９の他の形状について説明する。

まず、第２の変形例について説明する。図１２は、第２の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。図１２の例に示すように、第２の変形例に係る高熱伝導部材９ａの形状は、幅の細いリボン状である。高熱伝導部材９ａは、先端部２において発生した熱を放散させるために十分な大きさの放熱面積を有する。高熱伝導部材９ａは、図１２の例に示すように、所定のピッチで、螺旋状に、ケーブル８に巻き付けられている。例えば、高熱伝導部材９ａは、屈曲部３において、螺旋状に、ケーブル８に巻き付けられている。また、上述した実施形態と同様に、高熱伝導部材９ａの一端は、フレーム２１の背面２１ａに接続され、他端は、屈曲部３又は導中部４におけるケーブル８に接続されている。高熱伝導部材９ａがケーブル８に巻き付けられていることで、屈曲部３の屈曲に伴い、高熱伝導部材９ａが屈曲した場合であっても、屈曲部３の屈曲に追従するように高熱伝導部材９ａが屈曲するため、高熱伝導部材９ａは破損しにくくなる。したがって、第２の変形例に係る超音波プローブは、高熱伝導部材９ａの熱伝導性及び屈曲性を長期間維持することができる。

また、上述した実施形態と同様に、第２の変形例においても、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。

（実施形態に係る第３の変形例）
次に、第３の変形例について説明する。図１３は、第３の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。図１３の例に示すように、第３の変形例に係る高熱伝導部材は、延在する方向に沿って、複数の高熱伝導部材９ｂに分割されている。複数の高熱伝導部材９ｂは、先端部２において発生した熱を放散させるために十分な大きさの放熱面積を有する。また、上述した実施形態と同様に、高熱伝導部材９ｂの一端は、フレーム２１の背面２１ａに接続され、他端は、屈曲部３又は導中部４におけるケーブル８に接続されている。複数の高熱伝導部材９ｂに分割されていることで、屈曲部３の屈曲に伴い、高熱伝導部材９ｂが屈曲した場合であっても、屈曲部３の屈曲に追従するように高熱伝導部材９ｂが屈曲するため、高熱伝導部材９ｂは破損しにくくなる。したがって、第３の変形例に係る超音波プローブは、高熱伝導部材９ｂの熱伝導性及び屈曲性を長期間維持することができる。

また、上述した実施形態と同様に、第３の変形例においても、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。

（実施形態に係る第４の変形例）
また、実施形態に係る第４の変形例及び第５の変形例として、更に、高熱伝導部材９の他の形状について説明する。

図１４は、第４の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。図１４の例に示すように、第４の変形例に係る高熱伝導部材９ｃの第１高熱伝導部材９ｄ、及び、高熱伝導部材９ｈの第３高熱伝導部材９ｆは、屈曲部３において、螺旋状に、交差するようにケーブル８に巻き付けられている。図１４の例に示すように、第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆは、螺旋状に交差している。

第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆは、先端部２において発生した熱を放散させるために十分な大きさの放熱面積を有する。また、上述した実施形態と同様に、第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆの一端は、屈曲部３又は導中部４におけるケーブル８に接続されている。第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆがケーブル８に巻き付けられていることで、屈曲部３の屈曲に伴い、第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆが屈曲した場合であっても、屈曲部３の屈曲に追従するように第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆが屈曲するため、第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆは破損しにくくなる。したがって、第４の変形例に係る超音波プローブは、第１高熱伝導部材９ｄ及び第３高熱伝導部材９ｆの熱伝導性及び屈曲性を長期間維持することができる。

また、上述した実施形態と同様に、第４の変形例においても、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。

ここで、図１５を参照して、第４の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明する。図１５は、第４の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明するための図である。

図１５に示すように、第４の変形例に係る高熱伝導部材は、３つの高熱伝導部材９ｃ、９ｈ、９ｍに分かれている。

高熱伝導部材９ｃは、第１高熱伝導部材９ｄと、第２高熱伝導部材９ｅとを有する。第１高熱伝導部材９ｄと、第２高熱伝導部材９ｅとは、一体成形されている。第１高熱伝導部材９ｄは、上面視で略平行四辺形の形状である。第２高熱伝導部材９ｅは、上面視で矩形状である。

高熱伝導部材９ｈは、第３高熱伝導部材９ｆと、第４高熱伝導部材９ｇとを有する。第３高熱伝導部材９ｆと、第４高熱伝導部材９ｇとは、一体成形されている。第３高熱伝導部材９ｆは、上面視で略平行四辺形の形状である。第４高熱伝導部材９ｇは、上面視で矩形状である。

高熱伝導部材９ｃの形状と高熱伝導部材９ｈの形状とは、上面視で異なる。

高熱伝導部材９ｍは、第５高熱伝導部材９ｉと、第６高熱伝導部材９ｊと、第７高熱伝導部材９ｋとを有する。第５高熱伝導部材９ｉと、第６高熱伝導部材９ｊと、第７高熱伝導部材９ｋとは、一体成形されている。

第４の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明すると、まず、図１４に示すように、高熱伝導部材９ｍの第５高熱伝導部材９ｉをフレーム２１の側面２１ｃに接合し、高熱伝導部材９ｍの第６高熱伝導部材９ｊをフレーム２１の側面２１ｄに接合する。また、高熱伝導部材９ｍの第７高熱伝導部材９ｋをフレーム２１の背面２１ａに接合する。

そして、図１４に示すように、高熱伝導部材９ｈの第４高熱伝導部材９ｇを第５高熱伝導部材９ｉに貼り付ける。そして、図１４に示すように、高熱伝導部材９ｈの第３高熱伝導部材９ｆを、ケーブル８に螺旋状に巻き付ける。

そして、図１４に示すように、高熱伝導部材９ｃの第２高熱伝導部材９ｅを第６高熱伝導部材９ｊに貼り付ける。そして、図１４に示すように、高熱伝導部材９ｃの第１高熱伝導部材９ｄを、第３高熱伝導部材９ｆと交差するように、ケーブル８に螺旋状に巻き付ける。

このようにして、第４の変形例では、螺旋状に交差する高熱伝導部材がケーブル８に巻き付けられる。

（実施形態に係る第５の変形例）
次に、第５の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明する。図１６は、第５の変形例に係る高熱伝導部材の一例を説明するための図である。図１６の例に示すように、第５の変形例に係る高熱伝導部材９ｃの第１高熱伝導部材９ｄ、及び、高熱伝導部材９ｎの第８高熱伝導部材９ｏは、屈曲部３において、螺旋状に、同じ方向に、ケーブル８に巻き付けられている。図１６の例に示すように、第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏは、二重螺旋となっている。なお、第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏは重なってもよい。

第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏは、先端部２において発生した熱を放散させるために十分な大きさの放熱面積を有する。また、上述した実施形態と同様に、第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏの一端は、屈曲部３又は導中部４におけるケーブル８に接続されている。第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏがケーブル８に巻き付けられていることで、屈曲部３の屈曲に伴い、第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏが屈曲した場合であっても、屈曲部３の屈曲に追従するように第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏが屈曲するため、第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏは破損しにくくなる。したがって、第５の変形例に係る超音波プローブは、第１高熱伝導部材９ｄ及び第８高熱伝導部材９ｏの熱伝導性及び屈曲性を長期間維持することができる。

また、上述した実施形態と同様に、第５の変形例においても、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。

ここで、図１７を参照して、第５の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明する。図１７は、第５の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明するための図である。

図１７に示すように、第５の変形例に係る高熱伝導部材は、３つの高熱伝導部材９ｃ、９ｎ、９ｍに分かれている。第５の変形例に係る高熱伝導部材９ｃ、９ｍについては、第４の変形例に係る高熱伝導部材９ｃ、９ｍと同様の構成であるため、説明を省略する。

高熱伝導部材９ｎは、第８高熱伝導部材９ｏと、第９高熱伝導部材９ｐとを有する。第８高熱伝導部材９ｏと、第９高熱伝導部材９ｐとは、一体成形されている。第８高熱伝導部材９ｏは、上面視で略平行四辺形の形状である。第９高熱伝導部材９ｐは、上面視で矩形状である。

高熱伝導部材９ｃの形状と高熱伝導部材９ｎの形状とは、上面視で略同一である。

第５の変形例に係る高熱伝導部材の取り付け方法の一例について説明すると、まず、図１６に示すように、第４の変形例と同様に、高熱伝導部材９ｍの第５高熱伝導部材９ｉをフレーム２１の側面２１ｃに接合し、高熱伝導部材９ｍの第６高熱伝導部材９ｊをフレーム２１の側面２１ｄに接合する。また、高熱伝導部材９ｍの第７高熱伝導部材９ｋをフレーム２１の背面２１ａに接合する。

そして、図１６に示すように、高熱伝導部材９ｎの第９高熱伝導部材９ｐを第５高熱伝導部材９ｉに貼り付ける。そして、図１６に示すように、高熱伝導部材９ｎの第８高熱伝導部材９ｏを、ケーブル８に螺旋状に巻き付ける。

そして、図１６に示すように、高熱伝導部材９ｃの第２高熱伝導部材９ｅを第６高熱伝導部材９ｊに貼り付ける。そして、図１４に示すように、高熱伝導部材９ｃの第１高熱伝導部材９ｄを、ケーブル８に螺旋状に巻き付ける。

このようにして、第５の変形例では、２重螺旋となる高熱伝導部材がケーブル８に巻き付けられる。

なお、上述した第４の変形例では、高熱伝導部材が、３つの高熱伝導部材９ｃ、９ｈ、９ｍに分かれている場合について例示したが、３つの高熱伝導部材９ｃ、９ｈ、９ｍが一体成形されてもよい。同様に、第５の変形例では、高熱伝導部材が、３つの高熱伝導部材９ｃ、９ｎ、９ｍに分かれている場合について例示したが、３つの高熱伝導部材９ｃ、９ｎ、９ｍが一体成形されてもよい。

以上述べた少なくとも１つの実施形態又は変形例に係る超音波プローブ及び超音波診断装置によれば、超音波の送受信時における先端部２の温度上昇を抑制することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 超音波プローブ
２ 先端部
３ 屈曲部
５ 操作部
９ 高熱伝導部材

Claims (13)

1. 超音波を送受信する振動素子と、前記振動素子に電気的に接続される電子回路と、前記電子回路が設けられたフレームと、を有する先端部と、
   操作者からの操作を受け付ける操作部と、
   前記電子回路に電気的に接続されるケーブルを有し、前記操作部に対する操作に応じて屈曲することにより前記先端部の向きを変更する屈曲部と、
   前記先端部から少なくとも前記屈曲部まで延在した単一部材を有し、前記先端部において前記フレームに接触し、前記屈曲部において前記ケーブルに隣接する熱伝導部と、
   を備えた超音波プローブ。
2. 前記熱伝導部は、前記屈曲部において前記ケーブルに巻きつけられる、請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記先端部は、前記電子回路と前記ケーブルの電気的な接続を仲介し、前記フレームと前記熱伝導部の熱的接触を妨げないように設けられたＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を有する、請求項１に記載の超音波プローブ。
4. 前記振動素子は、前記フレームの正面側に位置し、
   前記熱伝導部は、前記先端部において前記フレームの背面に接触する、請求項１に記載の超音波プローブ。
5. 前記電子回路は、前記フレームの正面側に位置し、
   前記先端部は、前記電子回路と前記ケーブルの電気的な接続を仲介し、前記フレームの背面側を通るＦＰＣを有する、請求項４に記載の超音波プローブ。
6. 前記熱伝導部は、少なくとも１つの熱伝導性シートで構成される、請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
7. 前記熱伝導性シートは、厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、前記厚み方向に直交する面に沿った方向の熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・ｋ以上である、請求項６に記載の超音波プローブ。
8. 前記電子回路は、駆動信号発生回路、遅延回路、加算回路、送受信チャネル制御回路のうち少なくとも１つを含む、請求項１乃至７のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
9. 前記屈曲部は、前記操作部に対する操作に応じて変形するアングルコマを有し、
   前記熱伝導部は、前記屈曲部において、前記アングルコマの内側に位置する、請求項１乃至８のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
10. 前記単一部材は、シート状の熱伝導部材であり、
    前記熱伝導部は、折り畳まれた前記熱伝導部材を有する、
    請求項１乃至９のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
11. 前記熱伝導部は、前記屈曲部において、螺旋状に、前記ケーブルに巻き付けられる、
    請求項１乃至１０のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
12. 前記単一部材は、カーボングラファイトを含む部材で形成されている、
    請求項１乃至１１のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
13. 請求項１乃至１２のうちいずれか１つに記載の超音波プローブからの出力に基づいて超音波画像を生成する画像生成部を備えた、超音波診断装置。

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