JP4933090B2 - 超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents
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Description
(a)バッキングの性能(振動子101からバッキング側に進行及び反射し、振動子10 1で受信される超音波を減衰させ、生体情報を劣化が生じることを防止する)を損なわ ない箇所に熱センサを設ける。
(b)振動子の温度の計測を短時間で精度良く、行う必要がある。
(c)超音波探触子の筐体を小さくするために、熱センサをバッキングの背面側に設置することが望ましい。
(d)作業性を良くし、軽くて小さい超音波探触子にするため、最少数の熱センサで、全振動子中の最大温度を測定する必要がある。
(e)モニタによる画像の観察中に、表面温度値を操作者に知らせることで、操作者が温度情報を考慮しながら、送信電圧を変更してペネトレーションや感度を上げることができるようにすることが望ましい。
本発明の他の目的は、振動子の温度、あるいは、振動子の温度から推測される被検体接触部の表面温度の情報などを操作者や被験者に提供することができるようにし、これによって、操作者が温度情報を考慮しながら、送信電圧を変更してペネトレーションや感度を上げることができる超音波探触子及び超音波診断装置を提供することにある。
本発明のもう1つの目的は、振動子の温度を制御して被検体に接触する音響レンズの表面温度を設定した範囲に保持し、また、表面温度の余裕度を従来よりも低くでき、あるいは考慮する必要を無くすことで、送信電圧を高く設定でき、ペネトレーションや感度を上げることができる超音波探触子を備えた超音波診断装置を提供することにある。
前記複数の振動子の背面側に装着され、前記振動子の背面側から発生する超音波を減衰させるバッキングと、
前記二次元方向に配列されたそれぞれの振動子の背面側の前記二次元方向の各方向のそれぞれの中心部分及び前記バッキングに接触する熱伝導層と、
前記熱伝導層に装着された熱センサとを備え、
前記熱伝導層は、電気的に絶縁された状態で前記中心部分と接触し、その厚みが前記振動子から発生する超音波の波長より薄く、前記中心部分から前記バッキングの背面側かけて交差した状態で貫装され、
前記熱センサが、前記熱伝導層の交差した部分の前記バッキングの背面側に装着され、 前記熱センサが前記振動子の温度を検出するよう構成されている。
この構成により、バッキングの性能を損なうことがなく、最小数の熱センサで、全振動子中の最大温度を短時間で精度良く、検出することができる超音波探触子が提供される。
この構成により、バッキングよりも格段に大きい熱伝導率を持たせることができ、全振動子中の最大温度を短時間で精度良く、検出する能力を高めることができる。
前記熱センサの出力に基づいて前記振動子の温度を検出する温度測定部と、
数値又は表示色を変えることが可能な温度表示モニタと、
前記温度測定部で検出された温度に応じて前記温度表示モニタの数値又は表示色を変えるように前記温度表示モニタを制御する温度表示モニタ制御部とを備えたことを特徴とする。
この構成により、振動子の温度、あるいは、振動子の温度から推測される被検体接触部の表面温度の情報などを操作者や被験者に提供することができ、これによって、操作者が温度情報を考慮しながら、送信電圧を変更してペネトレーションや感度を上げることができる超音波探触子が提供される。
前記熱センサの出力に基づいて前記振動子の温度を検出する温度測定部、超音波診断に関係する情報を表示するモニタ及び前記温度測定部で検出された温度を前記モニタに表示させるモニタ制御部を含む超音波診断装置本体とを備えたことを特徴とする超音波診断装置である。
この構成により、振動子の温度、あるいは、振動子の温度から推測される被検体接触部の表面温度の情報などを操作者や被験者に提供することができ、これによって、操作者が温度情報を考慮しながら、送信電圧を変更してペネトレーションや感度を上げることができる超音波診断装置が提供される。
前記超音波探触子が、前記超音波発生面に超音波を収束して分解能を高めるとともに、被検体接触部となる音響レンズを備え、
前記超音波診断装置本体が、前記振動子に印加する送信電圧条件をコントロールする送信電圧制御部と、前記温度検出部の出力に基づいて前記音響レンズの温度が所定値を超えないようにするか、又は、前記所定値を超えたとき前記送信電圧制御部の送信電圧に制限をかける温度制御部とを備えたことを特徴とする。
この構成により、振動子の温度を制御して被検体に接触する音響レンズの表面温度を設定した範囲に保持し、また、表面温度の余裕度を従来よりも低くでき、あるいは考慮する必要を無くすことで、送信電圧を高く設定でき、ペネトレーションや感度を上げることができる超音波探触子を備えた超音波診断装置が提供される。
また、本発明に係る超音波診断装置は、上記の超音波探触子を用いることによって、振動子の温度、あるいは、振動子の温度から推測される被検体接触部の表面温度の情報などを操作者や被験者に提供することができ、これによって、操作者が温度情報を考慮しながら、送信電圧を変更してペネトレーションや感度を上げることができる。
<第1の実施の形態>
図1は本発明に係る超音波探触子の第1の実施の形態及びこれを用いた超音波診断装置の概略構成図であり、図2は本発明に係る超音波探触子の第1の実施の形態の主要部の詳細な構成を示す斜視図であり、図3は本発明に係る超音波探触子の第1の実施の形態の主要部の詳細な構成を示す上面図である。図1において、超音波探触子1は、走査方向Aに1次元に配列された多数の振動子2と、これらの振動子2の背面側に設けられたバッキング3と、多数の振動子2が発生する熱を他の所定の部位に効率よく伝達しそして拡散させるための熱伝導層4を備えている。この多数の振動子2は、それぞれPZTなどの圧電セラミックや単結晶などで直方体状に形成され、直方体が1列に並ぶことから、矩形の1つの側面が互いに対向し、さらに走査方向Aに対し横方向(図1において、紙面の手前側かあるいは奥側)から見た場合、矩形の他の側面が櫛歯状に並ぶ状態で配列されている。また、熱伝導層4は図2に示すように、短冊形に形成され、その一方の側端部が走査方向Aに配列された振動子2のそれぞれに接触し、他方の側端部がバッキング3の背面側に露呈するか、又は、突出するようにこのバッキング3に貫装されている。
波長λ=Vb/F …(1)
ただし、λは波長、Vbはバッキング材料の音速、Fは超音波周波数である。
すなわち、熱伝導層4の厚みは、超音波の波長よりも薄いものであればよいので、厚さは0.1mm以下に限定されるものではなく、下記(2)式の関係を満たしていればよいことになる。
t<λ …(2)
ただし、tは熱伝導層の厚み、λは波長である。
また、送信電圧を変更したとき、受信ゲインのコントロールは送信電圧に応じて自動的に若しくは操作者が調整することは言うまでもない。
次に、本発明の第2の実施の形態について、図4及び図5を用いて説明する。図4は本発明に係る超音波探触子の第2の実施の形態の詳細な構成を示す斜視図であり、図5は本発明に係る超音波探触子の第2の実施の形態の詳細な構成を示す上面図である。なお、第2の実施の形態の超音波探触子が接続される超音波診断装置本体の構成及び動作は図1に示した第1の実施の形態と同一であるため、その図示及び説明を省略する。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図6は本発明に係る超音波探触子の第3の実施の形態及びこれを用いた超音波診断装置の概略構成図であり、図6中、第1の実施の形態を示す図1と同一の要素には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。ここで、超音波探触子30は、振動子2、バッキング3、熱伝導層4、熱センサ5、音響整合層6及び音響レンズ7が一体化されて、音響レンズ7の被検体(図示せず)側の表面のみを露呈させてプラスチックで形成された筐体31の内部に収納されている。また、筐体31の内部には温度測定部32及び温度表示モニタ制御部33が設けられ、さらに、筐体31の外部から視認可能な箇所に温度表示モニタ34が取り付けられている。このうち、温度測定部32は熱センサ5の出力に基づいて振動子2の温度を検出するものであり、表示モニタ制御部33は温度測定部32で検出された振動子2の温度情報に応じて、温度表示モニタ34に振動子2の温度情報を表示させるものである。温度表示モニタ34は、振動子の温度を数値表示できるか、若しくは、多色発光のできる、例えば発光ダイオードなどの発光素子である。
2、20、101 振動子
3、25、102 バッキング
4、26 熱伝導層
5、103 熱センサ
6、104 音響整合層
7、27、105 音響レンズ
8、35、106 超音波診断装置本体
9、32、108 温度測定部
10、37、109 温度制御部
11、39、107 送信電圧制御部
12、38 モニタ制御部
13、40 モニタ
14、21 第1電極
15、22 第2電極
16、110 超音波探触子信号線
17、24 分割溝A
18 熱センサ信号線
19、31 筐体
23 分割溝B
33 温度表示モニタ制御部
34 温度表示モニタ
Claims (5)
- 二次元方向に配列された超音波を送受信する複数の振動子と、
前記複数の振動子の背面側に装着され、前記振動子の背面側から発生する超音波を減衰させるバッキングと、
前記二次元方向に配列されたそれぞれの振動子の背面側の前記二次元方向の各方向のそれぞれの中心部分及び前記バッキングに接触する熱伝導層と、
前記熱伝導層に装着された熱センサとを備え、
前記熱伝導層は、電気的に絶縁された状態で前記中心部分と接触し、その厚みが前記振動子から発生する超音波の波長より薄く、前記中心部分から前記バッキングの背面側にかけて交差した状態で貫装され、
前記熱センサが、前記熱伝導層の交差した部分の前記バッキングの背面側に装着され、前記熱センサが前記振動子の温度を検出するよう構成された超音波探触子。 - 前記熱伝導層は、銅、アルミニウム、グラファイト、ボロンナイトライド、カーボンナノチューブ、炭化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、高分子フィルムをグラファイト化した高配行性のPGSグラファイトシート、CVD法により炭化水素ガスの熱分解から製造されたTPGシートのいずれかの材料を用いたことを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。
- 前記熱センサの出力に基づいて前記振動子の温度を検出する温度測定部と、
数値又は表示色を変えることが可能な温度表示モニタと、
前記温度測定部で検出された温度に応じて前記温度表示モニタの数値又は表示色を変えるように制御する温度表示モニタ制御部とを、
備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波探触子。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の超音波探触子と、
前記熱センサの出力に基づいて前記振動子の温度を検出する温度測定部、超音波診断に関係する情報を表示するモニタ及び前記温度測定部で検出された温度を前記モニタに表示させるモニタ制御部を含む超音波診断装置本体とを、
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記超音波探触子は、前記超音波発生面に超音波を収束して分解能を高めるとともに、被検体接触部となる音響レンズを備え、
前記超音波診断装置本体は、前記振動子に印加する送信電圧条件をコントロールする送信電圧制御部と、
前記温度検出部の出力に基づいて前記音響レンズの温度が所定値を超えないようにするか、又は、前記所定値を超えたとき前記送信電圧制御部の送信電圧に制限をかける温度制御部とを、
備えたことを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。
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