JP4782320B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に超音波探触子の冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波探触子は超音波の送受波を行う超音波振動子を有する。超音波の送受波に伴って超音波振動子は発熱し、その熱が超音波探触子自体の温度を上昇させる。ここで、超音波探触子からの自然放熱量に対して発熱量が均衡していれば、超音波探触子の温度上昇は一定温度までに抑えられるが、自然放熱量よりも発熱量が大きければ超音波探触子の温度は次第に上昇する。例えば、生体表面に当接される音響レンズの送受波面については温度上限が定められており、よって超音波探触子の温度を下げることが求められる。従来装置では、送受波面の温度が上限に到達した場合に、送信パワーを下げる、送信を停止するなどの制御がなされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、送信パワーを下げると感度低下を招き、また送受信を停止させると超音波診断を行うことができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波探触子の温度を積極的に下げられるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）望ましくは、超音波診断装置が、超音波の送受波を行う超音波振動子を備えた超音波探触子を含み、前記超音波探触子には前記超音波振動子からの熱が伝達される媒体が流れる流路が形成され、前記流路には前記媒体を流通させる循環機構が接続される。
【０００６】
上記構成によれば、超音波振動子で発生する熱は、流路を流れる媒体へ伝達され、その媒体を循環することによって、超音波振動子の冷却を実現できる。つまり、超音波振動子あるいは超音波探触子の温度上昇を抑制できる。媒体としては蒸留水、油などをあげることができる。
【０００７】
望ましくは、前記循環機構は、前記流路の一端に接続された供給用チューブと、前記流路の他端に接続された排出用チューブと、前記供給用チューブに対して前記媒体を送り込み、前記排出用チューブからの前記媒体を取り込むポンプ機構と、を含む。
【０００８】
望ましくは、前記供給用チューブと前記排出用チューブは前記超音波探触子から引き出されたケーブル内に挿通される。望ましくは、前記供給用チューブと前記排出用チューブは前記超音波探触子から引き出されたケーブルと別体に構成される。
【０００９】
（２）望ましくは、超音波診断装置が、超音波の送受波を行う超音波振動子と、その生体側に設けられ超音波が伝搬する媒体を収容したカップリング体と、を備えた超音波探触子を含み、前記カップリング体には注入口及び排出口が形成され、前記注入口及び前記排出口には前記媒体を前記カップリング体内部を通じて流通させる循環機構が接続される。
【００１０】
上記構成によれば、音響伝搬確保のために設けられるカップリング体内の媒体を利用して超音波振動子の冷却システムを構築できる。特に生体表面に接触する面の温度を積極的に下げることができる。
【００１１】
（３）望ましくは、超音波診断装置が、超音波の送受波を行う超音波振動子を備えた超音波探触子を含み、前記超音波探触子の内部には前記超音波振動子に密接して当該超音波振動子からの熱が伝達される媒体が流れる流路が形成され、前記流路には前記媒体を流通させる循環機構が接続される。
【００１２】
上記構成によれば、超音波探触子の内部に流路が形成され、そこを流れる媒体に超音波振動子からの熱が伝達し、放熱作用を発揮できる。望ましくは流路は超音波振動子の側面側に密着形成され、これによれば超音波伝搬に悪影響が生じない。特にドプラ計測を行う場合に、媒体の流れの影響を排除できる。
【００１３】
望ましくは、前記流路は前記超音波振動子を取り囲んで形成される。この構成によれば、効率的に冷却を行える。
【００１４】
望ましくは、前記超音波探触子又は前記媒体の温度を検出する温度センサと、前記超音波探触子の温度に基づいて前記循環機構の動作を制御する循環制御部と、を含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。
【００１６】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその要部構成を示す概念図である。
【００１７】
図１において、超音波診断装置は、大別して、装置本体１０と、探触子１２とで構成される。探触子１２は、この実施形態において、プローブユニット１４と、複合ケーブル１６と、コネクタボックス１８とで構成される。
【００１８】
プローブユニット１４は、本体２０及び水袋２２によって構成され、本体２０の生体側に水袋２２が設けられている。この水袋２２は柔らかい中空の膜部材によって構成され、その内部には媒体として水が充填されている。水袋２２は本体２０に対して着脱自在であり、必要に応じて水袋２２が装着される。この水袋２２によって生体表面の形状などによらずに良好な超音波伝搬経路を形成でき、また生体表面の近傍について超音波診断を行う場合にそこから後述のアレイ振動子を遠ざけることができる。
【００１９】
本体２０は、本実施形態において、複数の振動素子からなるアレイ振動子を有している。そのアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは電子走査される。
【００２０】
水袋２２の一端側にはチューブ２４が取付けられており、水袋２２の他端側にはチューブ２６が取付けられている。チューブ２４は水袋２２に対して水を送り込むためのものであり、チューブ２６は水袋２２内を通過した水を取り出すためのものである。すなわち、水袋２２の一方側には注水口２２Ａが形成され、その注水口２２Ａにはチューブ２４の一端が接続されている。また、水袋２２の他方側には排出口２２Ｂが形成され、その排出口２２Ｂにはチューブ２６の一端が接続されている。チューブ２４及びチューブ２６の他端側３０Ａ，３０Ｂは、本体２０内に引き込まれており、さらに複合ケーブル１６内に挿通されている。
【００２１】
複合ケーブル１６の一端側１６Ａは本体２０に接続されており、その他端１６Ｂはコネクタボックス１８に接続されている。複合ケーブル１６については後に図２を用いて説明するが、その内部には２本のチューブ及び多芯ケーブルなどが挿通されている。複合ケーブル１６それ自体はフレキシブルなケーブルであり、すなわち装置本体１０に対して探触子１２の位置や姿勢を自在に設定することができる。通常は、探触子１２は、ユーザーによって把持されるものであるが、もちろん探触子１２が機械的なスキャナによって支持されてもよい。
【００２２】
コネクタボックス１８は多数の接続ピンを具備するものであり、そのコネクタボックス１８は装置本体１０に設けられたコネクタ３４に着脱自在に接続される。コネクタボックス１８の一面には、複合ケーブル１６に挿通された２本のチューブの端部３６，３８が引き出されており、それらの端部３６，３８は装置本体１０に設けられたチューブコネクタ４０，４２に接続されている。
【００２３】
駆動機構４８は水袋２２に対して水を循環させることにより、上記のアレイ振動子を冷却するためのシステムである。本実施形態において、駆動機構４８はポンプ５０及びタンク５２を有しており、タンク５２内には冷却媒体としての水が注入され、ポンプ５０の作用によってその水の循環が図られている。チューブコネクタ４０にはチューブ４４が接続され、チューブコネクタ４２にはチューブ４６が接続され、それらの内部には水が流通する。ちなみに、タンク５２には放熱用のフィンなどを設けるようにしてもよく、ペルチェ素子などを用いて積極的に水の冷却を行うようにしてもよい。
【００２４】
さらに、探触子１２内に温度センサを設け、その温度センサの検出温度に従ってポンプ５０の動作速度や放熱効率などを制御するようにするのが望ましい。もちろん、タンク５２内にそのような温度センサを設けることも可能である。
【００２５】
以上示した図１の構成によれば、ポンプ５０を動作させると、タンク５２内の水がチューブ４６、チューブ３８、複合ケーブル１６内のチューブ、及びチューブ２４を介して水袋２２内に送り込まれ、その水袋２２から流出する水は、チューブ２６、複合ケーブル１６内のチューブ、チューブ３６及びチューブ４４を介してポンプ５０の作用によってタンク５２内に取り込まれる。すなわち水の循環サイクルが形成され、これによって冷却機構が実現する。ちなみに、その水の速度は、超音波の伝搬に支障が生じない程度の速度とするのが望ましい。
【００２６】
図２には、図１に示した複合ケーブル１６の断面図が示されている。もちろん、この図２に示す断面構造は一例であって、これ以外にも他の構造を採用し得る。複合ケーブル１６内には２つのチューブ５１，５３が挿通されており、この内一方のチューブは水を送るためのチューブであり、他方のチューブは水を戻すためのチューブである。また複合ケーブル１６内には多芯ケーブル５４が挿通されており、そのような多芯ケーブル５４を用いて上記のアレイ振動子を構成する複数の振動素子に対する送信信号の供給や受信信号の出力がなされる。
【００２７】
図３には、プローブユニット１４の断面図が示されており、本体２０内にはアレイ振動子５６が設けられ、その生体側には上記のように水袋２２が設けられている。その水袋２２内には媒体としての水が充填され、その水は注水口２２Ａから取り込まれ、図示されていない排出口から流出する。なお、流路の構成については図１に示したもの以外にも採用可能である。
【００２８】
いずれにしても、超音波探触子あるいは超音波振動子を積極的に冷却することによって、超音波探触子の温度が上昇することに伴う問題を未然に防止して、適正な超音波診断を常に確保することが可能となる。
【００２９】
図４には、他の構成が概念図として示されている。
【００３０】
超音波診断装置は装置本体６０と探触子６２とで構成され、探触子６２は、本体６８とケーブル６６を有している。ちなみに、図４においては、図１に示したようなコネクタボックスは図示省略されている。探触子６２にはチューブ７０，７２が接続されており、チューブ７２によって媒体としての水が本体６８内に送り込まれ、その本体６８を通過した水がチューブ７０を介して流出する。ちなみに、バンド７３は、ケーブル６６に対して２つのチューブ７２，７０を固定するための器具であり、この実施形態においてはケーブル６６と各チューブ７０，７２とは別体に構成されている。
【００３１】
装置本体６０には駆動機構８２が設けられており、この駆動機構８２は回転力を発生するモータ９４、２つのロータリーポンプ９８，１００を有している。具体的には、モータ９４の回転力が軸９６に伝達され、その軸の回転に伴ってロータリーポンプ９８，１００が回転動作する。すると、そのカムブロックのチューブへの押圧回転作用によって、水が探触子６２側に送り込まれ、また探触子６２からの水が取り込まれることになる。容器８４内には水が充填されており、その容器とロータリーポンプ９８との間にはチューブ９２が設けられ、さらにそのロータリーポンプ９８からチューブ８６が引き出されており、そのチューブ８６は図示されていないチューブコネクタを介して上記のチューブ７０に接続される。これと同様に、容器８４とロータリーポンプ１００との間にはチューブ９０が設けられ、さらにそのロータリーポンプ１００からチューブ８８が引き出され、図示されていないチューブコネクタを介してチューブ８８とチューブ７２とが接続される。
【００３２】
もちろん、図４に示す構成例は一例であって、いずれにしても本体６８内において水を循環させることにより積極的に超音波振動子の冷却を行える構造を採用するのが望ましい。
【００３３】
図５には、本体６８の断面図が示されており、ここで、符号１０２は簡略的に示されたアレイ振動子を表している。このアレイ振動子１０２の側面側を取り囲むようにチューブ１０４，１０６が配設されている。すなわちチューブ７２の一端部７２Ａは二股に分岐し、チューブ１０４，１０６に接続され、それらのチューブは、同様に二股に分岐されたチューブ７０の一端部７０Ａに接続されている。したがって、アレイ振動子１０２の周囲から熱を奪うことによってより効率的に放熱作用を発揮させることが可能となる。図５に示す構成例によれば、超音波の伝搬経路に流路が形成されていないため、画質の向上を図ることができ、またドプラ計測などを行う場合において媒体の流れによる影響を解除できるという利点がある。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波探触子の温度を積極的に下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態に係る超音波診断装置の要部構成を示す概念図である。
【図２】 複合ケーブルの断面図である。
【図３】 探触子の本体の断面図である。
【図４】 他の構成に係る超音波診断装置の要部構成を示す概念図である。
【図５】 図４に示す本体の断面図である。
【符号の説明】
１０ 装置本体、１２ 探触子、１４ プローブユニット、１６ 複合ケーブル、１８ コネクタボックス、２０ 本体、２２ 水袋、４８ 駆動機構、５０ポンプ、５２ タンク。

Claims (2)

1. 超音波探触子と、それが着脱可能に接続される超音波診断装置本体と、を含み、
   前記超音波探触子は、
   超音波の送受波を行う超音波振動子と、前記超音波振動子の生体側に設けられ超音波が伝搬する媒体を収容したカップリング体と、を備えたプローブユニットと、
   前記プローブユニットから引き出されたケーブルと、
   前記ケーブルの端部に設けられ、複数の接続端子を有し、前記超音波診断装置本体に設けられた本体コネクタに着脱可能に接続されるコネクタボックスと、
   を含み、
   前記カップリング体には注入口及び排出口が形成され、
   前記注入口及び前記排出口には前記カップリング体内部を通じて前記媒体を流通させる循環機構が接続され、
   前記循環機構は、
   前記注入口に接続された供給用チューブと、
   前記排出口に接続された排出用チューブと、
   前記超音波診断装置本体内に設けられ、前記供給用チューブに対して前記媒体を送り込み、前記排出用チューブからの前記媒体を取り込むポンプ機構と、
   を含み、
   前記供給用チューブの端部及び前記排出用チューブの端部が前記超音波診断装置本体において前記本体コネクタとは別に設けられた供給用チューブコネクタ及び排出用チューブコネクタを介して前記超音波診断装置本体内の前記ポンプ機構へ接続され、
   前記供給用チューブと前記排出用チューブは前記ケーブル内に挿通され、
   前記コネクタボックスから前記供給用チューブの端部及び前記排出用チューブの端部が引き出されて、それらが前記供給用チューブコネクタ及び前記排出用チューブコネクタを介して前記ポンプ機構へ接続された、ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記超音波探触子又は前記媒体の温度を検出する温度センサと、
   前記超音波探触子の温度に基づいて前記循環機構の動作を制御する循環制御部と、
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。

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