JPS6173639A - 超音波内視鏡のヘツド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本＠明は超音波内視鏡のヘッド装置に関し、超音波探触
子で発生する熱を外部に効率良く吸収させるようくして
患者への苦痛を軽減したもので、特に積層型探触子を用
いた内視鏡に適する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、超音波を医学領蛾へ応用し、診断することが普及
されつつある。この超音波パルスを用いる診断装置の原
理は、超音波パルスをごく短時間だけ断続的に体中に放
射させると、超音波が人体組織の中に伝般する途中で組
織や臓器は種類によって音響的性質が多少異なっている
ので、異なった組織の境界から一部分が反射して返って
くる。

この超音波パルスが体内を伝般する途中で次々に発生す
る反射エコーを検出し、ブラウン管などで表示させ、体
内組織の音響的性質の分布をみると、健全な組織と腫瘍
組織などとの音響的性質が異ナシ、ブラウン管上に表示
されたパターンから組織内に存在する異常の有無および
その位置を知ることができる。

そこで、操作部を有するガイド管の先端構成部に超音波
を送受信する振動子を設けた体腔内検査用探触子が開発
され、最近では上記振動子として音響レンズ、圧電振動
子およびダンピング層を積層して成る超音波振動子が使
用されている。

このような超音波振動子を用いた内視鏡は第５図および
第６図に示すように、操作部１には可撓管２を介して湾
曲部３が接続され、この湾曲部３には先端構成部４が設
けられている。そして、上記操作部ＩＫは第１．第２の
操作つまみ５．６および接眼部７が取付けられていると
ともにユニバーサルコード８が接続されている。さらに
、上記先端構成部４にはイメージガイド９の端面と対向
する対物ンンズｌＯ１およびカバーガラスｌｌが設けら
れ、観察光学系の隣側Ｖｃｔ／−ｉ図示せぬライトガイ
ドが設けられている。また、この先端構成部４は、湾曲
部３に連設された管状の金属製ハウジング部材２を有し
、このハウジング部用２内には、−側部に音響レンズ１
３を臨ませた積層型超音波振動子１４が埋込まれている
。すなわち、この振動子１４は、前記音響レンズ１３の
下面に音響整合層１６を介して一対の電極から引き出さ
れたリード線１５ａ１１５ｂを有する圧電振動子１５が
接合され、更に、この圧電振動子１５の下方の電極面に
、該下方の電極１５ｂから発せられる不用な超音波をダ
ンピングするためのダンピング層１７を接合して構成さ
れている。そして、圧電振動子１５は固定用部材１８に
よってハウジング部材１２の所定位置に固定されるよう
になっている。

このような内視鏡の操作は、いずれかの操作つまみを操
作することによシ、湾曲部３を所定の方向に湾曲して音
響ンンズ１３を体腔内壁面に接触させ、圧電振動子１５
からの電子セクタ走査による超音波パルスで人体組織の
１５１を表示できるものでらる。

〔背景技術の問題点〕

ところで、圧電振動子１５は、通常ＰＺＴ（ジルコンチ
タン酸鉛）等の強誘電体で構成されているため、これを
３ｏｏ　（Ｖ′３ｐ　ｐ程度の高圧パルスで励振させた
場合、ヒステリシス損失が大きく、これが熱に変換され
て振動子自体はかなりの熱を発する。この熱は、ハウジ
ング部材１２と超音波振動子１４の間に介在した固定用
部材１８を経てハウジング部材１２に伝導し、ハウジン
グ部材１２が接している雰囲気や人体組織等に放熱され
る。従って、もし固定用部材１８の熱伝導性が悪いと、
圧電振動子１５からの熱が超音波振動子１４にこもって
しまい、実際に人体の組織に直接接触する音響レンズ部
１３の温度がかなり上昇して患者に苦痛を与える場合が
あシ問題になっていた。

そこで、振動子１４の構造を、熱容量が大きく、駆動電
圧が小さく、且つ共握抵抗が大きくなるようにすれば良
いが、このような構造は、体外用又は体内用でも成子リ
ニヤ走査用探触子の様に比較的サイズを大きくできるも
のには適しているが、イメージガイド　９　、ライトガ
イド等を必要とし、′−電子セクタ走査採用するアレイ
型探触子を用いる超音波内視鏡では必然的に熱容量が小
ざくなってしまう。

ところで、上記体外用又は電子リニヤ型探触子では、発
熱４会わずかに手で握っただけで発熱（６−を急激に減
衰させることができる。したがって、超音波内視鏡にお
いても、圧電振動子１５からの熱を即座にハウジング部
１２に伝導するようにしてやれば、体内の雰囲気温度等
により発熱を抑えることができ、音響レンズ１３の表面
温度を低下することができるものである。このため、考
えられるのが固定用部材１８の熱酸導性を高くすること
である。この固定用部材１８ｖｉ、従来振動子１４の固
定ということを第１に考え、固定力の良好な例えばシリ
コーン樹脂或いはエポキシ樹脂を素材としたものが使わ
れていた。しかしながら、こｊらの樹脂の熱伝導率は、
シリコーン樹脂で２Ｘ１０’〜５Ｘ　１０　　ｃａｎ／
ａｍ−ｓｅｃ−℃、ｘボキシ樹脂で４ＸＩＯ〜１ＯＸｌ
Ｏｃａｊ！／Ｃｍ−５ｅｃｓ’（：　　で極めて低い伝
導率であった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した点に鑑み、熱伝導性の高い固定用部材
を用いて、発熱温度の低い超音波内視鏡のヘッド装置を
提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明は、超音波振動子と金属
製ハウジング部材の間に介在させ、両者を接着固定させ
るのに用いる材料として、熱伝導率の良い、無機接着剤
、又は金属若しくは金属酸化！ｆｌＪｔ−分散した有機
接着剤を用いて超音波振動子に発生する熱をハウジング
部材に効率良く伝導させ、ハウジング部材で放熱させる
ことによって超音波内視鏡の先端構成部の熱容量を大き
くしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例について詳述する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係る図面で
あり、ｌＸｘ図は本ヘッド装置の斜視図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線断面図、第３図は本発明で使用する接着剤
の熱伝導率に対するヘッド表面温度の関係を示す特性図
である。尚、本発明は性質上第５図および第６図の構造
と何ら変わるところがないため、第５図および第６図と
同一部材には同一符号を記す。

先ず、第１図において、先端構成部４の外装Ｖよ、図示
しない可撓管の先端側に構成される湾曲部３にステンレ
ス制酸いは熱伝導性を有するセラミックス等で構成され
たハウジング部材１２を連結したもので、このハウジン
グ部材１２の先端面には観察用カバーガラス１１および
照明用カバーガラス１９が取シ付けられると共に該ハウ
ジング部材１２の一側面に超音波振動子１４の送受面を
なす音響レンズ１３が露出している。

超音波振動子１４は、１１２図に示すように音響整合層
１６、圧電振動子１５およびダンピング部材１７を積層
状にしてハウジング部材１２内に収容され、該ハウジン
グ部材１２との間隙に充填される固定用部材２０にて固
定されている。尚、ダンピング層１７はタングステンを
エポキシ樹脂等に９０′ｉ量係以上分散させてなる複合
樹脂であって、圧電振動子１５の背面から発生する超音
波を吸収する機能を果している。

上記固定用部材２０は、例えば４０μ急程度に砕いたア
ルミナ粒子を５０〜７０ｉｉ（量幅でエポキシ樹脂に分
散した複合樹脂が使用される。更に、この固定用部材２
０は可撓管および湾曲部から導出されるライトガイド２
１およびイメージガイド９１を先端構成部４内において
埋設するようにしてい１　　る。

上記のような固定用部材２０を使用した内視鏡によれば
、音響レンズ１３の表面温度を従来の固定用部材の場合
よシかなシ低下させることが判明した。これは、固定用
部材２０の主成分であるエポキシ樹脂にアルミナ粒子を
分散させることにより、該固定用部材２０としての熱伝
導率が高くなシ、圧電振動子１５で発生した勢の一部ｃ
）１ウジング１２に伝達する効率が高められて圧電振動
子１５の熱をハウジング１２の雰囲気温度で即座に冷却
できるためである。

ところで、アルミナ粒子の粒度又は重Ｊｌｉ［を昇げて
ゆくと、熱伝導率は徐々に高くなるので、種々の粒度と
重量優に設定した固定用部材２０の熱伝導率と音響レン
ズ１３の表面温度との関係を測定して見ると第３図のよ
うな関係が播られた。この第３図の縦軸は表面温度を、
横池は熱伝導率を示すものである。上記実姉例のように
４０μｍの粒子ｔ−５０〜７０重量俤分散させ九本ので
は、ｐｔを代表値として示すように略３０　Ｘ　１０−
’　ｃ　ａｆｉ／ｃｍａ　ｓｅｅ　−℃〜４０　Ｘ　１
０−’　ｃａｆｆｉ／ａｍ　＠　ｓｅａ　＊℃（ｉり熱
伝導ｉとな、ｂ、このときの音響レンズ１３の表面温度
は略５０℃前後であった。このような熱伝導率は、従来
のエボ・キシ樹脂、シリコーン樹脂を用いた固定用部材
に比べ５〜１０倍の値である。更に、アルミナ粒子　　
　−の粒度を大きくし、例えば１００〜２００μｍにす
ると、２８点に代表値として示すように９０　Ｘ　１０
−’　ｃａｆｌ／ａｍ・ｓｅａ・℃という大きな熱伝導
率となる。これらの各点から熱伝導率と表面温度との関
係が略直線的な比例関係で表わされることが判る。

尚、熱伝導率を高める素材としては、アルミナ粒子以外
にも、シリカ、ジルコニア又は炭化ケイ素に酸化ベリク
ムをｌｌｉ量チ添加して焼結したセラミックスを、数ｌ
Ｏ〜１００μｍに破砕した粒子を用い、これらのいずれ
かをシリコン樹脂に分散シて得られる腹合樹脂を使用し
ても本実施例と同等の効果があることは当然推測される
ことである。

また、第４図は本発明の第２実施例を示す第２図に相当
する断面図である。この実施例は、固定用部材２０の素
材としてアルミナや炭化ケイ素以上に熱伝導率の良い銅
や銀をエポキシ樹脂に分散させてなる複合樹脂を用いた
ものである。ただし、この場合にはその効果が充分発揮
されるよう金属の分散量を９０重量％以上にすると電気
抵抗が低下するので、７レキシプル基板等にプリント配
線した電極１５ａ、１５ｂが導通してしまうという不都
合もおこる。ところで、本実施例ではこれを完全に回避
するために、第４図に示すように、音響レンズ１３を除
いて超音波振動子１４を絶縁被膜２２でコーティングし
ている。その他の構成は第２図と同様である。

この実施例によっても、圧ｄ振動子１５からの熱は容易
にハウジング部材１２に伝導する。

更に、第３実施例として、無機接着剤を使用してもよい
。この無機接着剤としては、例えばシリカ、アルミナ、
ジルコニアのうち１つ、或いはこれらの複数の組合せか
らなるもので、東亜合成化学工業製造のアロンセラミッ
クが知られている。

このアロンセラミックを超音波振動子１４とノ・ウジン
グ部材１２との間に充填し、所定の加熱脱水処理を行う
と、アロンセラミックが硬化して光分に熱伝導性のある
固定用部材として使用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、超音波振動子を内
視鏡挿入部先端に設けられた金属類ノ・クジングに埋設
した構造を有する超音波内視鏡ヘッドに於いて、超音波
振動子とハウジングとの間に。

熱伝導性の良い材料即ち、一つにはシリカ、アルミナ、
ジルコニアのうちの１つ又は複数からなる無機接着剤、
他の一つには金属又は金属化合宿を分散した有機接着剤
のいずれかを用いて介在させ。

両者を固着せしめることによって、超音波振動子が発生
する熱をハウジングに動車よく伝達させ、・ハウジング
から放熱することによって、振動子表面の発熱温度を仰
御するという効果を有する。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る内視鏡のヘッド部を
示す斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図
は表面温度と熱伝導率との関係を示す特性図、第４図は
本発明の第２実施例を示す断面図、第５図は本発明に関
係する同視鏡全体を示す概略図、第６図は第５図に示し
た内視鏡のヘッド部を軸方向に切断して示す断面図であ
る。 ４・・・先端構成部、　　　１２・・・ハウジング部材
、１３・−・音響レンズ、　　　１４・・・超音波振動
子、１５・・・圧電振動子、　　　１６・・・音響整合
層、１７・・・ダンピング層、　　２０・・・固定用部
材、２１・・・絶縁被膜。 代理人　弁理士　　伊　部　　　　進ヒソ）第１図 第２図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波振動子を、内視鏡の先端構成部に外装され
   る、ハウジング部材内に、 超音波送受面を臨ませて内蔵すると共に上記振動子とハ
   ウジング部材との間隙に、該振動子を固定するための固
   定用部材を充填して成る超音波内視鏡のヘッド装置にお
   いて、上記固定用部材を熱伝導性の優れた素材で構成し
   たことを特徴とする超音波内視鏡のヘッド装置。
2. （２）上記固定用部材は金属又は金属化合吻を分散した
   有機接着剤であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の超音波内視鏡のヘッド装置。
3. （３）上記固定用部材はシリカ、アルミナ、ジルコニア
   のうち１つ又はこれらの複数の組合せを主成分とする無
   機接着剤であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の超音波内視鏡のヘッド装置。
4. （４）上記超音波振動子はハウジング部材に埋設される
   部分が絶縁コーティングされたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の超音波内視鏡のヘッド装置。