JP2002291737A - 超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波探触子の操作性を劣化させることな
く、超音波探触子から発生する熱を素早く逃がすこと
で、熱的な飽和状態を防ぎ、超音波探触子ヘッド部の生
体に接触する表面温度上昇を効果的に抑制するようにし
た超音波探触子及び超音波診断装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 超音波を送受信する超音波探触子ヘッド
部１３と、超音波探触子ヘッド部１３に電気的に接続さ
れたケーブル１２と、ケーブル１２の少なくとも一部に
熱的に接続されたケーブル冷却部１５を有することで、
超音波探触子ヘッド部１３からケーブル１２へという経
路に熱伝達に十分な温度勾配が発生し、超音波探触子で
発生した熱を素早く熱伝達させることができ、超音波探
触子ヘッド部１３の生体に接触する表面温度上昇を抑制
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波を用いて生体
の組織情報を得るための超音波探触子及び超音波診断装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置に用いる超音波探触子
は、生体に接触するものであるため、安全性を確保する
ことが大切であり、超音波探触子ヘッド部の生体に接触
する表面温度を４１℃以下にしなければならないという
規格が設定されている。そのために、超音波の送信電圧
を低くして超音波の送信感度を落とすような調整が必要
となり、特に生体深部の診断能力を故意に低下させてし
まっている。

【０００３】生体に対する安全性以外にも、超音波探触
子を構成する材料の熱的劣化による強度面での信頼性の
低下、熱による材料特性の変動からくる品質の低下など
があり、超音波探触子に対して熱対策を施すことが望ま
しい。

【０００４】例えば、熱対策を施した従来の超音波探触
子としては、特開平５−２４４６９０号公報に記載され
たものも知られている。図７にその従来の超音波探触子
ヘッド部内部の断面図を示す。図７において、圧電素子
１は超音波を送受信するための素子であり、音響整合層
２は超音波を効率よく送信させるためのもので、圧電素
子１の正面（図における上面）側に設けられている。背
面負荷材３は圧電素子１の背面側に設けられており、圧
電素子１から放射された不要な超音波を減衰させる機能
をもつ。圧電素子１の背面には信号用電極４が設けら
れ、信号用電気端子５と接続されている。圧電素子１の
正面に設けられた接地電極６には接地用電気端子７が接
続されている。そして、接地用電気端子７は、銅箔など
からなる熱伝導材８に接続され、熱伝導材８は例えば銅
線などからなる伝熱線９に接続されている。

【０００５】これらの構成は、図８に示すように、超音
波の放射面に超音波を集束させるための音響レンズ１０
が施されて、ケース１１内部に格納され、超音波の駆動
信号及び受信信号を図示しない超音波診断装置とやりと
りするためのケーブル１２が付けられている。伝熱線９
はケーブル１２内部に埋設されて、ケース１１から外部
に導出されている。この構成において、圧電素子１で発
生する熱を接地用電気端子７→熱伝導材８→伝熱線９の
経路でケース１１の外に放熱しようとするものであっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した特開平５
−２４４６９０号公報に記載されている従来の超音波探
触子では、圧電素子で発生した熱を最終的にケーブル内
に設けた伝熱線への熱伝導で外部に逃がすようになって
いる。しかしながら、この従来例においては、接地用電
気端子→熱伝導材→伝熱線の経路内は、超音波探触子を
駆動しない状態ではほぼ室温で熱平衡状態になってお
り、その状態から超音波探触子を駆動させて発熱したと
しても、熱伝導に寄与する温度差はたかだか室温との差
しかなく、十分な熱伝導を得ることは難しい。

【０００７】また、音響整合層や音響レンズなど圧電素
子から被検体までの間に存在する構成要素は、皆厚みが
薄くて容積が小さいため、たとえ熱伝導率が小さい材料
であっても、比較的短時間で熱的に飽和して、超音波探
触子ヘッド部の生体に接触する表面温度の上昇を引き起
こしやすい。

【０００８】また、ケーブル内に設けた伝熱線への熱伝
導が十分でない場合には、超音波探触子ヘッド部の生体
に接触する表面温度の上昇のみではなく、超音波探触子
操作者が超音波探触子を保持している部分の温度上昇を
も引き起こし、操作時に違和感を感じさせてしまう可能
性もある。

【０００９】本発明は、超音波探触子の操作性を劣化さ
せることなく、超音波探触子から発生する熱を素早く逃
がすことで、熱的な飽和状態を防ぎ、超音波探触子ヘッ
ド部の生体に接触する表面温度上昇を効果的に抑制する
ようにした超音波探触子及び超音波診断装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、ケーブルの少なくとも一部に熱的に接続さ
れたケーブル冷却部を有する構成としたものである。こ
のようにケーブル冷却部でケーブルの少なくとも一部を
冷却することにより、超音波探触子からケーブルへとい
う熱伝達経路上に十分な温度勾配が発生し、超音波探触
子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱することがで
き、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表面温度上
昇を抑制することができる。

【００１１】また、本発明は、ケーブルと超音波診断装
置本体を電気的に接続するためのコネクタ部を有し、そ
のコネクタ部の少なくとも一部に熱的に接続されたコネ
クタ冷却部を有し、コネクタ部の少なくとも一部を冷却
することで、超音波探触子ヘッド部からケーブル、コネ
クタ部へという熱伝達経路で温度勾配が発生し、同様に
超音波探触子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱す
ることができ、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する
表面温度上昇を抑制することができる。

【００１２】また、本発明は、超音波診断装置本体の少
なくとも一部に熱的に接続された本体冷却部を有し、超
音波診断装置本体の少なくとも一部を冷却することで、
超音波探触子ヘッド部から超音波診断装置本体へという
熱伝達経路で温度勾配が発生し、同様に超音波探触子で
発生した熱を素早く熱伝達させて放熱することができ、
超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表面温度上昇を
抑制することができる。

【００１３】上記のような特徴を有する発明として、本
発明は、超音波を送受信する超音波探触子ヘッド部と、
前記超音波探触子ヘッド部に電気的に接続されたケーブ
ルと、前記ケーブルの少なくとも一部に熱的に接続され
たケーブル冷却部を有することを特徴とする超音波探触
子であり、超音波探触子ヘッド部からケーブルへという
熱伝達経路で温度勾配を発生させることができ、超音波
探触子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱すること
ができ、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表面温
度上昇を抑制するという作用を有する。

【００１４】本発明はまた、ケーブルが同軸ケーブルで
あることを特徴とするものであり、ケーブルへの冷却部
の設置を簡単にすることができ、その上で、超音波探触
子ヘッド部からケーブルへという熱伝達経路で温度勾配
を発生させることができ、超音波探触子で発生した熱を
素早く熱伝達させて放熱することができ、超音波探触子
ヘッド部の生体に接触する表面温度上昇を抑制すること
ができるという作用を有する。

【００１５】本発明はまた、ケーブル冷却部は室温以下
に冷却可能であることを特徴とするものであり、超音波
探触子ヘッド部からケーブルへという熱伝達経路でより
大きな温度勾配を発生させることができ、超音波探触子
で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱することがで
き、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表面温度上
昇を抑制するという作用を有する。

【００１６】本発明はまた、ケーブル冷却部がペルチェ
効果を利用していることを特徴とするものであり、超音
波探触子ヘッド部からケーブルへという熱伝達経路でよ
り大きな温度勾配を発生させることができ、超音波探触
子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱することがで
き、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表面温度上
昇を抑制するという作用を有する。

【００１７】本発明はまた、上記各種の特徴を有する超
音波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置で
あり、超音波探触子ヘッド部からケーブルへという熱伝
達経路で温度勾配を発生させることができ、超音波探触
子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱することがで
き、超音波診断装置に備えられた超音波探触子ヘッド部
の生体に接触する表面温度上昇を抑制するという作用を
有する。

【００１８】本発明はまた、超音波を送受信する超音波
探触子ヘッド部と、前記超音波探触子ヘッド部に電気的
に接続されたケーブルと、前記ケーブルと超音波診断装
置本体部を接続するコネクタ部と、前記コネクタ部に熱
的に接続されたコネクタ冷却部を有することを特徴とす
る超音波探触子であり、超音波探触子ヘッド部からコネ
クタまでという熱伝達経路で温度勾配を発生させること
ができ、超音波探触子で発生した熱を素早く熱伝達させ
て放熱することができ、超音波探触子ヘッド部の生体に
接触する表面温度上昇を抑制するという作用を有する。

【００１９】本発明はまた、コネクタ冷却部は室温以下
に冷却可能であることを特徴とする超音波探触子であ
り、超音波探触子ヘッド部からケーブルへという熱伝達
経路でより大きな温度勾配を発生させることができ、超
音波探触子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱する
ことができ、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表
面温度上昇を抑制するという作用を有する。

【００２０】本発明はまた、コネクタ冷却部がペルチェ
効果を利用していることを特徴とする超音波探触子であ
り、超音波探触子ヘッド部からケーブルへという熱伝達
経路でより大きな温度勾配を発生させることができ、超
音波探触子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱する
ことができ、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表
面温度上昇を抑制するという作用を有する。

【００２１】本発明はまた、超音波を送受信する超音波
探触子ヘッド部と、前記超音波探触子ヘッド部に電気的
に接続されたケーブルと、前記ケーブルと超音波診断装
置本体部を接続するコネクタ部と、前記コネクタ部に熱
的に接続されたコネクタ冷却部を有することを特徴とす
る超音波探触子であって、上記各種の特徴を有する超音
波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置であ
り、超音波探触子ヘッド部からケーブルへという熱伝達
経路で温度勾配を発生させることができ、超音波探触子
で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱することがで
き、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表面温度上
昇を抑制するという作用を有する。

【００２２】本発明はまた、超音波を送受信する超音波
探触子ヘッド部と、前記超音波探触子ヘッド部に電気的
に接続されたケーブルと、前記ケーブルを介して前記超
音波探触子と接続された超音波診断装置本体を有し、前
記超音波診断装置本体の少なくとも一部を冷却する本体
冷却部を有する超音波診断装置であり、超音波探触子ヘ
ッド部からケーブル、超音波診断装置本体へという経路
で温度勾配が発生し、同様に超音波探触子で発生した熱
を素早く熱伝達させて放熱することができ、超音波探触
子ヘッド部の生体に接触する表面温度上昇を抑制すると
いう作用を有する。

【００２３】本発明はまた、本体冷却部は室温以下に冷
却可能であることを特徴とする超音波診断装置であり、
超音波探触子ヘッド部からケーブル、超音波診断装置本
体へという経路でより大きな温度勾配が発生し、同様に
超音波探触子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱す
ることができ、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する
表面温度上昇を抑制するという作用を有する。

【００２４】本発明はまた、本体冷却部が超音波診断装
置の筐体と熱的に接続されていることを特徴とする超音
波診断装置であり、超音波探触子ヘッド部からケーブ
ル、超音波診断装置本体へという経路で温度勾配が発生
し、同様に超音波探触子で発生した熱を素早く熱伝達さ
せて放熱することができ、超音波探触子ヘッド部の生体
に接触する表面温度上昇を抑制するという作用を有す
る。

【００２５】本発明はまた、本体冷却部がペルチェ効果
を利用していることを特徴とする超音波診断装置であ
り、超音波探触子ヘッド部からケーブル、超音波診断装
置本体へという経路で温度勾配が発生し、同様に超音波
探触子で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱すること
ができ、超音波探触子ヘッド部の生体に接触する表面温
度上昇を抑制するという作用を有する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図６を用いて説明する。なお、すべての図
において、同一部分あるいは同一機能を有するものには
同一番号をつけ、繰り返しの説明は省略する。

【００２７】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における超音波探触子および超音波診断装置の概
略構成を示す側面図である。

【００２８】図１において、１３は生体に向けて超音波
を送信し、また生体から反射されてきた超音波を受信す
る超音波探触子ヘッド部、１４は超音波探触子ヘッド部
１３を駆動し、生体に対して超音波診断を行なう超音波
診断装置の本体、１２は超音波探触子ヘッド部１３と超
音波診断装置本体１４とを接続して両部材の間で信号の
送受を行なわせるケーブル、１５はケーブル１２の一部
に接続されたケーブル冷却部である。

【００２９】超音波探触子ヘッド部１３は、生体に超音
波を送受信する作用を有するもので、圧電効果を有する
圧電素子と超音波を効率よく送受信させるための音響整
合層、圧電素子から放射された不要な超音波を減衰させ
る機能をもつ背面負荷材、超音波ビームを集束させるた
めの音響レンズ、音響レンズ以外の部分を格納するケー
スなどから構成されている。

【００３０】超音波診断装置本体１４は、超音波探触子
ヘッド部１３から超音波を送信させるための駆動信号を
発生すると共に、生体から反射して戻ってきた超音波信
号が超音波探触子ヘッド部１３で受信されて変換された
電気信号を元に超音波診断画像を構築する作用を有する
ものである。

【００３１】ケーブル１２は、超音波探触子ヘッド部１
３と超音波診断装置本体１４を電気的に接続するもので
あり、多くは同軸ケーブルによって構成されている。本
構成において超音波探触子と言った場合には、超音波探
触子ヘッド部１３とケーブル１２をあわせたものを指
す。

【００３２】ケーブル冷却部１５は、超音波探触子の操
作性を失わない位置でケーブル１２に熱的に接続されて
おり、ケーブル１２と熱的に接続された部分を冷却する
作用を有するものである。

【００３３】図２は、本発明の実施の形態１におけるケ
ーブル冷却部１５の概略構成を示す断面図である。この
ケーブル冷却部１５は、ケーブル１２を包持するように
当該ケーブル１２に取り付けられた伝熱ブロック１８
と、この伝熱ブロック１８の外側に接触して取り付けら
れたペルチェ効果素子１６と、伝熱ブロック１８の外側
の、ペルチェ効果素子１６に隣接した部位に取り付けら
れた温度モニタ素子２０と、これら伝熱ブロック１８、
ペルチェ効果素子１６および温度モニタ素子２０を収容
するケーブル冷却部ハウジング１９と、ケーブル冷却部
ハウジング１９の外側に設けられ且つペルチェ効果素子
１６に接触して取り付けられた放熱フィン１７とから構
成されている。

【００３４】ペルチェ効果素子１６は、内部構成として
Ｐ型素子とＮ型素子とからなる熱電半導体を直列接続し
た構成を有し、電流を流すことで素子の片側表面が熱の
吸収を引き起こすと同時に、別の表面では発熱を起こす
ものであり、冷却したい対象に吸熱面側をあて、発熱面
から発生する熱を効率よく放熱してあげることで、熱移
動させる効果を有する。図２では、上面が発熱面、下面
が吸熱面となる。

【００３５】放熱フィン１７は、ペルチェ効果素子１６
の上面に熱的に接続された例えばアルミニウムからなる
櫛歯状のフィンであり、ペルチェ効果素子１６の発熱面
から発生する熱を効率よく放熱させる作用を有する。

【００３６】伝熱ブロック１８は、ペルチェ効果素子１
６の下面に熱的に接続された例えばアルミニウムや銅な
どの熱伝導率の高い金属材料を用いた２枚の板に、ケー
ブル１２が挟み込めるように溝加工を施したものを重ね
合わせて構成され、ペルチェ効果素子１６によって伝熱
ブロック１８を冷却し、伝熱ブロック１８内のケーブル
部分の冷却を行うものである。

【００３７】ハウジング１９は、放熱フィン１７以外を
内部に格納し、機械的強度の比較的弱いペルチェ効果素
子１６の保護と、放熱フィン１７以外での大気との熱交
換を抑える作用を有するもので、ハウジング１９自体
を、樹脂材料などの比較的熱伝導率の小さい材料で構成
したり、あるいはハウジング１９内部を、例えば発泡ポ
リスチレンなどの発泡プラスチック系断熱材やグラスウ
ールなどの断熱効果の高い材料で充填してあげるとよ
い。

【００３８】温度モニタ素子２０は、例えばサーミスタ
や熱電対によって構成され、ペルチェ効果素子１６の吸
熱面の近傍に設置し、ペルチェ効果素子１６の吸熱面の
温度設定のためにペルチェ効果素子１６の吸熱面の温度
を計測する。

【００３９】この構成によって、ペルチェ効果素子１６
に熱的に接触している伝熱ブロック１８が直接冷却さ
れ、伝熱ブロック１８内部のケーブル１２の温度を低下
させることができる。その結果として、超音波探触子ヘ
ッド部１３からケーブル１２へという熱伝達経路上に有
効な温度勾配を発生させて、超音波探触子ヘッド部１３
で発生した熱を素早く熱伝達し放熱することができるた
め、超音波探触子ヘッド部１３の生体と接触する表面温
度の上昇を抑制することができる。

【００４０】また、ケーブル冷却部１５にペルチェ効果
素子１６を利用した場合、電流を流すことで冷却効果が
得られると同時に電流量を変化させることで冷却効果を
制御可能であり、その際に必要な可変電流もケーブル１
２を通じて供給することが可能であるため、構成部材も
少なく、簡便な構成で実現でき、超音波探触子の操作性
を損なわずに済む。

【００４１】なお、ケーブル冷却部１５の温度は、未使
用時の超音波探触子及び超音波診断装置では、それらが
置かれている場所の室温の下で熱平衡状態であると予想
されるので、室温以下の温度に設定することで、特に有
効な（すなわち、より大きな）温度勾配が発生し、超音
波探触子ヘッド部１３の生体と接触する表面温度の上昇
を抑制する効果が発揮される。

【００４２】さらに、ケーブル冷却部１５の温度設定手
法であるが、超音波探触子ヘッド部１３の生体に接触す
る表面温度が必ず４１℃以下に保持されるように予め設
定した一定温度を保持して冷却する方法や、超音波探触
子ヘッド部１３の生体に接触する表面温度を例えばサー
ミスタや熱電対を超音波探触子ヘッド部１３内に配置し
て直接的にモニタしたり、あるいは超音波探触子ヘッド
部１３を覆うケースや超音波探触子ヘッド部１３の間近
のケーブル１２の温度を計測することで超音波探触子ヘ
ッド部１３の生体に接触する表面温度を間接的にモニタ
して、そのモニタした温度を基に適切なケーブル冷却部
１５の温度を設定する方法や、操作者の判断で手動でケ
ーブル冷却部１５の温度を設定する方法など、あくまで
超音波探触子ヘッド部１３の生体に接触する表面温度が
必ず４１℃以下に保持されるようであれば様々な手法を
とることが可能であり、同様の効果が得られる。

【００４３】また、ケーブル１２が同軸ケーブルの場合
は、ケーブル１２内部にシールド材として例えば銅など
熱伝導率の高い金属材料を使用しているため、ケーブル
冷却部１５の冷却効果で発生する温度勾配による熱伝導
効果が高まり、超音波探触子ヘッド部１３の生体と接触
する表面温度の上昇を抑制する効果がより期待できる。

【００４４】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２における超音波探触子および超音波診断装置の概
略図を示す。

【００４５】図１に示された実施の形態１との違いは、
ケーブル冷却部１５がなく、ケーブル１２と超音波診断
装置本体１４を接続するためのコネクタ部２１と、コネ
クタ部２１に熱的に接続されたコネクタ冷却部２２を有
することである。本構成において超音波探触子といった
場合には、超音波探触子ヘッド部１３とケーブル１２、
コネクタ部２１（コネクタ冷却部２２を含む）をあわせ
たものを指す。

【００４６】コネクタ部２１を有することによって超音
波探触子の着脱を容易に行うことができ、複数の超音波
探触子を繋ぎ変えて使用することを前提とした超音波診
断装置においては有用であり、多くの超音波探触子およ
び超音波診断装置ですでに使用されている構成である。

【００４７】このコネクタ部２１にコネクタ冷却部２２
を熱的に接続させ一体とし、コネクタ冷却部２２によっ
てコネクタ部２１を冷却することによって、従来の操作
性を損なうことなく、超音波探触子ヘッド部１３からケ
ーブル１２、コネクタ部２１という熱伝達経路上に有効
な温度勾配を発生させる。その結果、超音波探触子ヘッ
ド部１３で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱するこ
とができ、超音波探触子ヘッド部１３の生体と接触する
表面温度の上昇を抑制することができる。

【００４８】図４は、本発明の実施の形態２におけるコ
ネクタ部およびコネクタ冷却部断面の概略図を示す。

【００４９】コネクタ部２１は、熱伝導率が高く、かつ
電磁遮蔽効果を考慮して金属材料を用いたコネクタハウ
ジング２３の中で、ケーブル１２とコネクタ２４が電気
的に接続されている。

【００５０】ペルチェ効果素子１６は、吸熱面がコネク
タハウジング２３側になるように設置され、ペルチェ効
果素子１６自体は機械的強度が比較的弱いために保護用
のコネクタ冷却部ハウジング２５内に格納される。

【００５１】コネクタ冷却部ハウジング２５を通じて、
ペルチェ効果素子１６の吸熱面側と発熱面側での熱伝導
を防ぐために、コネクタ冷却部ハウジング２５は熱伝導
率が比較的小さな樹脂やゴムなどの有機材料系の材料を
用いて構成されるか、あるいはコネクタ冷却部ハウジン
グ２５内に、例えば発泡ポリスチレンなどの発泡プラス
チック系断熱材やグラスウールなどの断熱効果の高い材
料で充填することが好ましい。

【００５２】放熱フィン１７はペルチェ効果素子１６の
発熱面に熱的に接続され、ペルチェ効果素子１６の発熱
面で発生した熱を大気中に放熱する効果を有する。この
構成によって、ペルチェ効果素子１６に熱的に接触して
いるコネクタハウジング２３が直接冷却され、コネクタ
ハウジング２３内部のケーブル１２およびコネクタ２４
の温度を低下させることができる。その結果、超音波探
触子ヘッド部１３からケーブル１２、コネクタ部２１へ
という熱伝達経路上に有効な温度勾配が発生し超音波探
触子ヘッド部１３で発生した熱を素早く熱伝達させて放
熱することができ、超音波探触子ヘッド部１３の生体と
接触する表面温度の上昇を抑制することができる。

【００５３】また、コネクタ冷却部２２にペルチェ効果
素子１６を利用した場合、電流を流すことで冷却効果が
得られると同時に電流量を変化させることで冷却効果を
制御可能であり、その際に必要な可変電流も超音波診断
装置本体１４からコネクタ部２１を通じて供給すること
が可能であるため、構成部材も少なく、簡便な構成で実
現でき、超音波探触子の操作性及び超音波探触子着脱後
の可搬性を損なわずに済む。

【００５４】なお、図４では、コネクタ部２１はその内
部がコネクタ２４とケーブル１２のみで構成されている
場合について示したが、例えば増幅器やマルチプレクサ
等の回路部品が内蔵されている場合には、その回路部品
からの発熱を抑えると同時に、熱雑音を低減させる効果
も併せて有する。

【００５５】また、コネクタ冷却部２２の温度は、未使
用時の超音波探触子及び超音波診断装置では、それらが
置かれている場所の室温で熱平衡状態であると予想され
るので、室温以下の温度にすることで、特に有効な温度
勾配が発生し、超音波探触子ヘッド部１３の生体と接触
する表面温度の上昇を抑制する効果が発揮される。

【００５６】さらに、コネクタ冷却部２２の温度設定手
法であるが、超音波探触子ヘッド部１３の生体に接触す
る表面温度が必ず４１℃以下に保持されるように予め設
定した一定温度を保持して冷却する方法や、超音波探触
子ヘッド部１３の生体に接触する表面温度を例えばサー
ミスタや熱電対を超音波探触子ヘッド部１３内に配置し
て直接的にモニタしたり、あるいは超音波探触子ヘッド
部１３を覆うケースや超音波探触子ヘッド部１３の間近
のケーブル１２の温度を計測することで超音波探触子ヘ
ッド部１３の超音波探触子ヘッド部１３の生体に接触す
る表面温度を間接的にモニタして、そのモニタした温度
を基に適切なコネクタ冷却部２２の温度を設定する方法
や、操作者の判断で手動でコネクタ冷却部２２の温度を
設定する方法など、あくまで超音波探触子ヘッド部１３
の生体と接触する表面温度が必ず４１℃以下に保持され
るようであれば様々な手法をとることが可能である。

【００５７】また、ケーブル１２が同軸ケーブルの場合
は、ケーブル１２内部にシールド材として例えば銅など
熱伝導率の高い金属材料を使用しているため、コネクタ
冷却部２２の冷却効果で発生する温度勾配による熱伝導
効果が高まり、超音波探触子ヘッド部１３の生体と接触
する表面温度の上昇を抑制する効果がより期待できる。

【００５８】（実施の形態３）図５は、本発明の実施の
形態３における超音波探触子および超音波診断装置の概
略図を示す。

【００５９】図５では、図３に示したコネクタ冷却部２
２に代わって、本体冷却部２６を設けた構成である。本
体冷却部２６は、超音波診断装置本体１４と熱的に接続
されており、超音波診断装置本体１４を冷却する効果を
有する。

【００６０】冷却手段を超音波診断装置本体１４に本体
冷却部２６として設けて一体にすることで、超音波探触
子側に手を加える必要がなく、超音波探触子側の操作性
及び可搬性を損なわずに済む。さらに、本体冷却部２６
によって常に本体を冷却しておくことによって、超音波
探触子を交換しても、交換した直後から有効な冷却効果
が発揮される。

【００６１】図６は本発明の実施の形態３における本体
冷却部の拡大断面図を示す。ペルチェ効果素子１６は、
吸熱面が超音波診断装置本体１４側になるように設置さ
れ、保護用の本体冷却部ハウジング２７内に格納され
る。

【００６２】本体冷却部ハウジング２７を通じて、ペル
チェ効果素子１６の吸熱面側と発熱面側の熱伝導が起こ
らないように、本体冷却部ハウジング２７は熱伝導率が
比較的小さな樹脂やゴムなどの有機材料系の材料を用い
て構成されるか、あるいは本体冷却部ハウジング２７内
に、例えば発泡ポリスチレンなどの発泡プラスチック系
断熱材やグラスウールなどの断熱効果の高い材料で充填
することが好ましい。放熱フィン１７はペルチェ効果素
子１６の発熱面に熱的に接続され、ペルチェ効果素子１
６の発熱面で発生した熱を大気中に放熱する効果を有す
る。

【００６３】この構成によって、ペルチェ効果素子１６
に熱的に接触している超音波診断装置本体１４、特に筐
体が直接冷却され、超音波探触子ヘッド部１３からケー
ブル１２、コネクタ部２１、超音波診断装置本体１４へ
という熱伝達経路上に有効な温度勾配を発生させ超音波
探触子ヘッド部１３で発生した熱を素早く熱伝達させて
放熱することができ、超音波探触子ヘッド部１３の生体
と接触する表面温度の上昇を抑制することができる。

【００６４】また、本体冷却部２６にペルチェ効果素子
１６を利用した場合には、電流を流すことで冷却効果が
得られると同時に電流量を変化させることで冷却効果を
制御可能であり、その際に必要な可変電流も超音波診断
装置本体１４から直接供給することが可能であるため、
構成部材も少なく、簡便な構成で実現できる。

【００６５】さらに、本体冷却部２６によって超音波診
断装置本体１４の筐体が直接冷却されると同時に、内部
の回路基板や回路部品を冷却することが可能であり、熱
雑音の低減や例えば増幅器などの発熱しやすい回路部品
の発熱抑制の効果も得ることも可能である。

【００６６】なお、本体冷却部２６の温度は、未使用時
の超音波探触子及び超音波診断装置ではそれらが置かれ
ている場所の室温で熱平衡状態であると予想されるの
で、室温以下の温度にすることで、特に有効な温度勾配
が発生し、超音波探触子ヘッド部１３の生体と接触する
表面温度の上昇を抑制する効果が発揮される。

【００６７】さらに、本体冷却部２６の温度設定手法で
あるが、超音波探触子ヘッド部１３の生体に接触する表
面温度が必ず４１℃以下に保持されるように予め設定し
た一定温度を保持して冷却する方法や、超音波探触子ヘ
ッド部１３の生体に接触する表面温度を例えばサーミス
タや熱電対を超音波探触子ヘッド部１３内に配置して直
接的にモニタしたり、あるいは超音波探触子ヘッド部１
３を覆うケースや超音波探触子ヘッド部１３の間近のケ
ーブル１２の温度を計測することで超音波探触子ヘッド
部１３の生体に接触する表面温度を間接的にモニタし
て、そのモニタした温度を基に適切な本体冷却部２６の
温度を設定する方法や、操作者の判断で手動で本体冷却
部２６の温度を設定する方法など、あくまで超音波探触
子ヘッド部１３の生体と接触する表面温度が必ず４１℃
以下に保持されるようであれば様々な手法をとることが
可能である。

【００６８】さらに、ケーブル１２が同軸ケーブルの場
合は、ケーブル１２内部にシールド材として例えば銅な
ど熱伝導率の高い金属材料を使用しているため、本体冷
却部２６の冷却効果で発生する温度勾配による熱伝導効
果が高まり、超音波探触子ヘッド部１３の生体と接触す
る表面温度の上昇を抑制する効果がより期待できる。

【００６９】なお、図５では、本体冷却部２６は超音波
診断装置本体１４の外側に設置されていたが、超音波診
断装置本体１４の内部に設置してもよい。さらに、図５
では一つの本体冷却部２６を設けた構成としたが、複数
箇所に複数個の本体冷却部２６を配置することで、さら
に冷却効果を高めてもよい。

【００７０】また、実施の形態２では、ケーブル１２に
接続されたコネクタ部２１にコネクタ冷却部２２を設け
た構成について説明したが、コネクタ部２１は超音波診
断装置本体１４側と対をなすコネクタ２４を有するもの
であり、例えばケーブル１２側がオス型のコネクタ２４
を有するコネクタ部２１であれば、超音波診断装置本体
１４側にはメス型のコネクタが必ず必要となる。本体冷
却部２６をこのコネクタの近傍に配置した場合には、コ
ネクタ部２１を冷却することができ、実施の形態２の説
明で述べた効果と同様の効果を有する。

【００７１】なお、実施の形態１、実施の形態２、及び
実施の形態３では、冷却手段としてペルチェ効果素子１
６を利用した場合について説明したが、例えば冷却水な
どの液体を使った水冷方式や、ファンを使用した空冷方
式、あるいはそれら複数の冷却方式を組み合わせて用い
た場合であっても同様に実施可能である。

【００７２】また、以上において超音波探触子は生体に
用いるものとして説明してきたが、生体以外の被検体に
おいても、被検体と接触する表面温度の上昇の抑制が必
要な場合には、同様に用いることが可能であることは言
うまでもない。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱伝達経
路上に熱伝達に十分な温度勾配を発生させ、超音波探触
子ヘッド部で発生した熱を素早く熱伝達させて放熱する
ことができ、超音波探触子ヘッド部の生体と接触する表
面温度の上昇を抑制することができるという有利な効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における超音波探触子お
よび超音波診断装置の概略図

【図２】本発明の実施の形態１におけるケーブル冷却部
断面の概略図

【図３】本発明の実施の形態２における超音波探触子お
よび超音波診断装置の概略図

【図４】本発明の実施の形態２におけるコネクタ部およ
びコネクタ冷却部断面の概略図

【図５】本発明の実施の形態３における超音波探触子お
よび超音波診断装置の概略図

【図６】本発明の実施の形態３における本体冷却部の断
面図

【図７】従来の超音波探触子ヘッド部内部の断面図

【図８】従来の超音波探触子の概略図

【符号の説明】

１ 圧電素子 ２ 音響整合層 ３ 背面負荷材 ４ 信号用電極 ５ 信号用電気端子 ６ 接地電極 ７ 接地用電気端子 ８ 熱伝導材 ９ 伝熱線 １０ 音響レンズ １１ ケース １２ ケーブル １３ 超音波探触子ヘッド部 １４ 超音波診断装置本体 １５ ケーブル冷却部 １６ ペルチェ効果素子 １７ 放熱フィン １８ 伝熱ブロック １９ ケーブル冷却部ハウジング ２０ 温度モニタ素子 ２１ コネクタ部 ２２ コネクタ冷却部 ２３ コネクタハウジング ２４ コネクタ ２５ コネクタ冷却部ハウジング ２６ 本体冷却部 ２７ 本体冷却部ハウジング

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C301 EE12 EE19 GA01 GA02 GA20 JA17 JA19

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を送受信する超音波探触子ヘッド
   部と、前記超音波探触子ヘッド部に電気的に接続された
   ケーブルと、前記ケーブルの少なくとも一部に熱的に接
   続されたケーブル冷却部を有することを特徴とする超音
   波探触子。
2. 【請求項２】 ケーブルが同軸ケーブルであることを特
   徴とする請求項１記載の超音波探触子。
3. 【請求項３】 ケーブル冷却部は室温以下に冷却可能で
   あることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
4. 【請求項４】 ケーブル冷却部がペルチェ効果を利用し
   ていることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の超音
   波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
6. 【請求項６】 超音波を送受信する超音波探触子ヘッド
   部と、前記超音波探触子ヘッド部に電気的に接続された
   ケーブルと、前記ケーブルと超音波診断装置本体部を接
   続するコネクタ部と、前記コネクタ部に熱的に接続され
   たコネクタ冷却部を有することを特徴とする超音波探触
   子。
7. 【請求項７】 コネクタ冷却部は室温以下に冷却可能で
   あることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子。
8. 【請求項８】 コネクタ冷却部がペルチェ効果を利用し
   ていることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子。
9. 【請求項９】 請求項６から８のいずれかに記載の超音
   波探触子を有することを特徴とする超音波診断装置。
10. 【請求項１０】 超音波を送受信する超音波探触子ヘッ
    ド部と、前記超音波探触子ヘッド部に電気的に接続され
    たケーブルと、前記ケーブルを介して前記超音波探触子
    と接続された超音波診断装置本体を有し、前記超音波診
    断装置本体の少なくとも一部を冷却する本体冷却部を有
    する超音波診断装置。
11. 【請求項１１】 本体冷却部は室温以下に冷却可能であ
    ることを特徴とする請求項１０記載の超音波診断装置。
12. 【請求項１２】 本体冷却部が超音波診断装置の筐体と
    熱的に接続されていることを特徴とする請求項１０記載
    の超音波診断装置。
13. 【請求項１３】 本体冷却部がペルチェ効果を利用して
    いることを特徴とする請求項１０記載の超音波診断装
    置。