JPH0622955A - 医療用超音波装置および医療用超音波装置から熱を移送し放す方法 - Google Patents

医療用超音波装置および医療用超音波装置から熱を移送し放す方法

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JPH0622955A
JPH0622955A JP5036172A JP3617293A JPH0622955A JP H0622955 A JPH0622955 A JP H0622955A JP 5036172 A JP5036172 A JP 5036172A JP 3617293 A JP3617293 A JP 3617293A JP H0622955 A JPH0622955 A JP H0622955A
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JP
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heat
heat absorbing
absorbing device
ultrasonic
medical ultrasonic
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JP5036172A
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Glenn Martin
マーティン、グレン
Hamid Ekhlassi
エクラッシ、ハミド
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Original Assignee
Acoustic Imaging Technologies Corp
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 医療用超音波装置を熱伝導移送によって冷却
する方法を提供する。 【構成】 熱が発生する装置面（１４）を有する医療用
超音波装置（２６）から熱を移送し放す方法であり、こ
の方法は、装置面（１４）の背後に熱吸収装置（２６）
を配設し、熱吸収装置を編まれたパワーケーブル（１
８）へ取り付け、熱吸収装置を熱伝導性樹脂（５３）へ
塗布し、および、プラスチックハウジング（４８）を熱
吸収装置の周りに組み立てることによって成される。装
置面（１４）は以下のように冷却される。すなわち最終
的に外気へ熱を散逸する前に、熱を熱吸収装置（２６）
へ移送し、それからその熱を熱伝導性樹脂（５３）へ移
送し、それからその熱を最終的に外気へ熱を散逸する前
に、パワーケーブル（１８）およびプラスチックハウジ
ング（４８）へ移送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用超音波装置の分
野に係り、特に、医療用超音波装置を熱伝導移送によっ
て冷すための装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療用超音波装置は患者の内部器官を観
察するのに利用されている。このような装置はすばやい
時間で連続的に像を表示し、観察者がリアルタイムで器
官の動きを見ることができるようになっている。超音波
装置は、曲率あるアレー、線状アレー、およびドップラ
ーあるいは同心円の装置のようなアレーでないものを含
めて、種々の構成で製造されている。本発明で使用され
る装置の構成の種類は、用いられる医療における医学的
な観察の種類に依存する。例えば、曲率あるアレー型の
装置は、広い範囲に亘って像を得ることができ、線状ア
レーを使用した場合に視野から通常隠れるような対象を
観察者が見ることができるようにする。例えば、肋骨の
ような骨は内部器官を見るのに妨げとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】すべての超音波装置に
関係する問題は、走査モードの間、装置の面の温度（面
温度）が増加することである。装置の面（装置面）の熱
上昇は直接的に装置面に位置する超音波変換部材へ供給
されるパワーに関係する。パワーが大きいほど超音波信
号がより深く貫通し極めて鮮明な像を与えることになる
ので、超音波変換部材へは十分なパワーを供給すること
が好ましい。
【０００４】連邦食料薬品省（ＦＤＡ）は、健康的でな
い生物学的効果を避けるためと同様、製品の安全性のた
めに、面温度と超音波強度、すなわち装置の出力パワー
を制限する標準的基準を定めている。現在の基準は、装
置の面温度が４１℃を越えないことである。ＦＤＡ基準
の実際的な影響として、パワーリミットにおける運転は
許容される面温度を越える結果となるので、好ましい超
音波の貫通が達せられないということがある。ある走査
モード条件下では、面の熱上昇が第１のリミットパラメ
ータであるので、所望の限界強度が達せられない。した
がって、より深く貫通し鮮明な像を得るための最適なパ
ワーレベルで超音波装置が運転できるために、超音波装
置の面を冷却する方法が必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な実施例は
医療用超音波装置を熱伝導移送によって冷却する方法を
提供し、これによって、熱吸収装置（ヒートシンク）が
超音波変換部材の背後に配置され、熱伝導および熱散逸
によって装置のハンドル及び／又は装置に付着するグラ
ンドのとられたパワーケーブルを経て、熱を装置面から
外へ伝導させる。
【０００６】超音波変換部材の背後にある熱吸収装置は
装置のハンドルの全体の長さに拡がっている。熱吸収装
置は３個の分離した部分を備えており、それらは装置の
内部にある電気回路をカプセルに包むとともに、装置の
後部に入る電気的に電気回路に接続されたパワーケーブ
ルをクランプする。熱吸収装置が超音波変換部材の背後
に配置された後、熱伝導性の樹脂が熱吸収装置へ塗布さ
れ、プラスチックのハウジングが熱吸収装置の回りに組
立てられる。熱伝導性の樹脂はハウジングと熱吸収装置
との間のすべての隙間を充満する。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１に典型的な医療用超音波装置１０が示される。この
装置は面１４が上に位置するヘッド１２、ハンドル１
６、および装置のヘッドの反対にハンドルの後部へ入る
パワーケーブル１８を備えている。この特徴的な実施例
において、装置の面１４に位置する超音波変換部材２４
は曲率あるアレーの形状をしている。本発明は、線状ア
レー、またはドップラーあるいは同心円の装置のような
アレーでないものの装置の形状にたいしても適用でき
る。
【０００８】図２および図３からわかるように、各超音
波変換部材２４はプリント回路基板２０へ電気的に接続
されている。曲率あるアレーの部材は米国特許Ｎｏ．
５，０４４，０５３に開示された方法によってピエゾ電
気物質から製造することができ、その開示内容はすべて
ここで参照される。プリント回路基板２０は装置のハン
ドルの部分を通って後方へ延びている。標準的なピンと
ソケットコネクタ２２がプリント回路基板２０の上面に
装着されている。超音波変換部材とパワーケーブル１８
を電気的に接続することは、米国特許Ｎｏ．５，０４
４，０５３に開示されたように可撓性回路を使用しても
行うことができる。
【０００９】運転においては、パワーはパワーケーブル
１８を経て超音波変換部材へ供給され、走査モードの
間、超音波装置２６の面温度は上昇する。連邦食料薬品
省（ＦＤＡ）は装置の面温度の標準的基準を定めてい
る。この基準は、装置の面温度が４１℃を越えることが
できない、というものである。装置の面温度が上昇する
割合は超音波変換部材２４へ供給されるパワーによって
制御される。使用する特殊の装置の構成の特性である面
温度へ寄与するファクターは、装置の周波数、装置の物
理的大きさ、および装置を作るために用いた材料の種類
である。本出願人は、装置が約７分間ある特定のパワー
の設定で運転されるとＦＤＡ基準を越える、ということ
を見出だした。したがって、ある特定の装置をＦＤＡ基
準以下で維持するためには、装置はある最適なパワーレ
ベルより低く運転されなければならない。最適なパワー
レベルより低いレベルで装置を運転することから生じる
問題は超音波信号の貫通の深さと像の質が望まれる物よ
りよくないことである。通常、面の熱上昇が第１の制限
パラメータであるために、装置の最適なパワーレベルは
達せられない。したがって、規制の基準以下で装置の面
温度を維持する一方、最適なパワーレベルで超音波装置
が運転できるように装置を冷却する方法が必要である。
【００１０】超音波装置を冷却する方法は以下の工程に
よって達成される。第１に、熱吸収装置２６が超音波変
換部材２４の背後に配置される。好適な実施例におい
て、熱吸収装置２６は３個の分離した部分、すなわち上
部分２８、下部分３０およびひも締め付け部分３２を備
えている。熱吸収装置２６の上部分２８と下部分３０は
装置の面１４にある超音波変換部材２４の背後にできる
だけ接近した短い距離に配設されており、ハンドル１６
の全体の長さを経て後方へ延びている。上部分２８と下
部分３０はプリント回路基板２０の上面および下面を包
んでいる。熱吸収装置２６の上部分２８と下部分３０の
前方表面３４は、超音波変換部材２４の曲率を反映して
ファンの形状をしている。熱吸収装置２６の上部分２８
は階段状窪み内部３６を有し、プリント回路基板２０の
ピンとソケットの接続やパワーケーブル１８からの配線
のための室を与えている。図４に示すように、階段状窪
み内部３６はコネクター用の溝３７と配線用の窪み３９
を有する。熱吸収装置の下部分３０は溝４１を有し、適
当な構成においてパワーケーブルがプリント回路基板の
底部へ配線されるようにしている。熱吸収装置２６のひ
も締め付け部分３２はＴ字形状であり、熱吸収装置の上
部分２８の階段状窪み内部３６の後方部に配設されてい
る。ひも締め付け部分３２は下表面に沿って半円溝３８
を有し、半円溝３８は熱吸収装置２６の下部分３０の上
表面に位置する同等な半円溝４０と結合してチャンネル
を形成し、このチャンネルを通ってパワーケーブル１８
がプリント回路基板２０へ通過している。編みひものパ
ワーケーブル１８はこのチャンネル内に配設され、この
編まれたパワーケーブルから延びる配線はコネクター２
２へ続いている。ひも締め付け部分３２は複数の貫通穴
４２を有し、貫通穴４２は熱吸収装置２６の上部分２８
の階段状窪み内部３６に配設されたねじ穴４と揃えられ
ており、ねじ穴４がパワーケーブル１８をしっかりと熱
吸収装置へ締め付けることができるようになっている。
パワーケーブル１８は、超音波駆動回路をグランドに接
続することと同様に装置をラジオ波の干渉から遮蔽する
機能を有する編み線４６によって囲われている。熱吸収
装置２６を編み線４６へ締め付けることによって、編み
ひものパワーケーブル１８の歪むことを軽減する。
【００１１】理想的には、熱吸収装置２６の材料はでき
るだけ高い熱容量とできるだけ低いねつ抵抗を備えてい
るべきである。熱吸収装置２６の材料は銅／銅の合金、
任意のアルミニウム合金、または銀／銀の合金からつく
ることができる。組立て物の総重量や熱吸収装置２６の
コストを考慮すると、本出願人はアルミニウムが熱吸収
装置にとって好適であることを見出だした。
【００１２】熱吸収装置のファンの部分と装置部材はプ
ラスチックハウジング４８の内部に保護されている。所
望のダンピング特性を達成するため、および超音波変換
部材２４と熱吸収装置２６の間のキャビティを満たすた
めに、熱的に負荷された裏張り材料５１が製造のときに
この空間へ注入されている。裏張り材料５１は熱伝導性
金属で負荷された樹脂である。熱吸収装置２６の残りの
部分はハンドル１６を形成するプラスチックハウジング
５０、５２の２個の部分によって保護されている。ハウ
ジングのプラスチックは成型されたプラスチックであ
り、このプラスチックそのものも１個の熱吸収装置とし
て作用し、ＭＯＢＡＹ ＵＴ１０１８というトレード名
で製造されている。しかしながら、このプラスチック材
料は、熱吸収装置２６ほどには高い熱容量と低い熱抵抗
という優れた吸収特性を持ち合わせていない。このよう
にして、運転者が保持するのに快適であるように、ハウ
ジングは熱吸収装置２６に比べてより低い温度にある。
プラスチックの材料はまた、医学的環境における衛生的
性質に大しても選択される。
【００１３】プラスチックハウジング４８が熱吸収装置
の周りに組立てられる前に、熱吸収装置２６と編まれた
ケーブル１８の間にプラスチックハウジング４８と熱吸
収装置２６との間と同様に小さなキャビティが存在す
る。これらのキャビティを除くために、熱伝導性樹脂５
３がこれらのキャビティを満たすために塗布される。こ
の樹脂は金属粉を含めることによって熱伝導性があるよ
うに作られている。熱伝導性樹脂はＯＭＥＧＡＴＨＥＲ
Ｍ２０１というトレード名で通常販売されている。他
に、アルミニウムの裏張り５４をプラスチックハウジン
グの内側へ接着して熱性樹脂を塗布するために滑らかな
表面にすることもできる。
【００１４】熱吸収装置２６は熱伝導移送手段として作
用するのみならず、超音波変換部材２４をグランド接続
するためにも利用されている。図４において、前の実施
例においてはグランドの配線５６は編まれたケーブル１
８へ接続され、グランドの配線５８はグランド結合をす
るためにプリント回路基板へ接続されている。現在は、
グランド配線５８は編まれたケーブルへ接続されている
が、グランド配線５８は超音波変換部材から延びて、熱
吸収装置２６の上部分２８の各側の戻り止め６０に沿っ
てグランド接続をするためにここでは熱吸収装置２６へ
接続されている。グランド配線５８は溶接や、接着や半
だの技術で接続することができる。グランド配線５８を
熱吸収装置２６へ付着することは装置の全体の長さに沿
ってグランドする効果を達成できる。このグランドする
効果はまた、さもなければ編まれたパワーケーブルによ
ってしかできないラジオ波の干渉のシールドを増強させ
る。事実上、熱吸収装置２６はラジオ波のシールドに関
する限りあ、編まれたケーブル１８の延長になる。
【００１５】運転において装置の面１４で発生する熱
は、熱吸収装置２６を介してこの面１４からハンドル１
６とパワーケーブル１８へ逃がされる。超音波変換部材
２４からの熱は部材２４の背後の熱伝導性樹脂５３へ通
過し、それから熱吸収装置２６のファンの前部へ通過す
る。熱はそれから、樹脂を経てプラスチックハウジング
４８へ移送される前に、熱吸収装置２６の全体の長さを
経て移送される。熱はまた熱吸収装置から離れ通過して
パワーケーブル１８へ行きケーブルの外へ行く。最後
に、熱は外気へ散逸される。
【００１６】上述した方法で装置面１４から熱を逃がす
ことにより、より大量のパワーが超音波変換部材２４へ
供給され、一方、同時に面温度を連邦の基準以下に維持
する。この方法を用いることで得られる効果は、感度を
向上させ、超音波信号の貫通度を改良し、像の質を改良
したことである。この方法を使用することは、最適なパ
ワーレベルで装置を運転させることになる。このこと
は、有効な強度レベルを達成するために大量のパワーを
要する大型の装置では特に重要である。３．５ＭＨｚの
周波数を有しアルミニウムの熱吸収装置を使用した装置
に対して図５からわかるように、面温度は約８０分間の
連続使用するまでは面温度が４０℃へ達しない。面温度
が最大４１℃の制限を越えないということも、このグラ
フから明らかである。同様に、熱吸収装置２６、プラス
チックハウジング４８、およびパワーケーブル１８の温
度は、装置の面１４で許容される温度以下によく維持さ
れている。
【００１７】前述の記載は好適な実施例を図面に示して
表したものである。本発明の範囲から逸脱することな
く、この発明の分野の当業者は、ここで記載されたもの
の変形例や変更例を実施することができる。
【００１８】したがって、前述の記載は細かい構成に限
定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載に基づい
て解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位置を示す斜視図。
【図２】図１の装置の分解組立て図。
【図３】図１の装置の中間部を通って得られる部分縦断
面図。
【図４】図１の装置のプラスチックのハウジングを除い
た平面図。
【図５】熱吸収装置を用いた本発明による装置における
温度を時間の関数として表した図。
【符号の説明】
１４ 装置面 １６ ハンドル １８ パワーケーブル ２０ プリント回路基板 ２２ ソケットコネクター ２４ 超音波変換部材 ２６ 熱吸収装置 ２８ 上部分 ３０ 下部分 ３２ ひも締め部分 ４８ プラスチックハウジング ５３ 熱伝導性樹脂
フロントページの続き (72)発明者 マーティン、グレン アメリカ合衆国アリゾナ州、チャンドラ ー、ダブリュ、ホイッテン、ストリート、 4623 (72)発明者 エクラッシ、ハミド アメリカ合衆国アリゾナ州、チャンドラ ー、エス、ヘイズルトン、ドライブ、113

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷却するために熱伝導性を改良した医療用
    超音波装置であって：内部に超音波変換部材を有すると
    ともに編まれたパワーケーブルへ電気的に接続された装
    置面；超音波変換部材の背後に位置する熱吸収装置；前
    記熱吸収装置を囲うハウジング；および、前記ハウジン
    グと前記熱吸収装置との間に位置する熱伝導性樹脂；を
    備えることを特徴とする医療用超音波装置。
  2. 【請求項２】前記熱吸収装置がアルミニウム／アルミニ
    ウム合金からなることを特徴とする請求項１に記載の医
    療用超音波装置。
  3. 【請求項３】前記熱吸収装置が銅／銅の合金からなるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の医療用超音波装置。
  4. 【請求項４】前記熱吸収装置が３個の部分から構成され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の医療用超音波
    装置。
  5. 【請求項５】前記熱吸収装置がパワーケーブルへ取り付
    けられていることを特徴とする請求項１に記載の医療用
    超音波装置。
  6. 【請求項６】前記超音波変換部材が、ラジオ波の干渉を
    遮蔽するために前記熱吸収装置へグラウンドされている
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用超音波装置。
  7. 【請求項７】前記超音波変換部材が、曲率あるアレーで
    あることを特徴とする請求項１に記載の医療用超音波装
    置。
  8. 【請求項８】前記超音波変換部材が、線状アレーである
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用超音波装置。
  9. 【請求項９】冷却するために熱伝導性を改良した医療用
    超音波装置を製造する方法であって：超音波変換部材の
    背後に熱吸収装置を配設する工程；前記超音波変換部材
    を編まれたパワーケーブルへ電気的に接続する工程；前
    記熱吸収装置へ熱伝導性樹脂を塗布する工程；および、
    前記熱吸収装置の周りにハウジングを組み立てる工程；
    を備えることを特徴とする医療用超音波装置の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】前記編まれたパワーケーブルへ熱伝導性
    樹脂を塗布する工程；および、前記熱吸収装置を前記編
    まれたパワーケーブルへ取り付ける工程；をさらに備え
    ることを特徴とする請求項９に記載の医療用超音波装置
    を製造する方法。
  11. 【請求項１１】前記熱吸収装置がアルミニウム／アルミ
    ニウム合金からなることを特徴とする請求項９に記載の
    医療用超音波装置を製造する方法。
  12. 【請求項１２】前記熱吸収装置が銅／銅の合金からなる
    ことを特徴とする請求項９に記載の医療用超音波装置を
    製造する方法。
  13. 【請求項１３】前記熱吸収装置が３個の部分から構成さ
    れていることを特徴とする請求項９に記載の医療用超音
    波装置を製造する方法。
  14. 【請求項１４】前記超音波変換部材を前記熱吸収装置へ
    グラウンドする工程をさらに備えることを特徴とする請
    求項９に記載の医療用超音波装置を製造する方法。
  15. 【請求項１５】前記熱吸収装置を前記編まれたパワーケ
    ーブルへ取り付ける工程は、前記熱吸収装置を前記編ま
    れたパワーケーブルへ締め付ける工程を備えることを特
    徴とする請求項１０に記載の医療用超音波装置を製造す
    る方法。
  16. 【請求項１６】熱が発生する装置面を有し、熱吸収装置
    が前記装置面の背後に位置し、編まれたパワーケーブル
    は前記熱吸収装置へ取り付けられ、ハウジングが前記熱
    吸収装置を囲い、および、熱伝導性樹脂が前記熱吸収装
    置と前記ハウジングとの間に配設された医療用超音波装
    置から熱を移送し放す方法であって：前記装置面から前
    記熱吸収装置へ熱を移送する工程；前記熱吸収装置から
    前記熱伝導性樹脂へ熱を移送する工程；前記熱伝導性樹
    脂から前記編まれたパワーケーブルへ熱を移送する工
    程；前記熱伝導性樹脂から前記ハウジングへ熱を移送す
    る工程；および、前記編まれたパワーケーブルおよび前
    記ハウジングから外気へ熱を散逸させる工程；を備える
    ことを特徴とする医療用超音波装置から熱を移送し放す
    方法。
  17. 【請求項１７】熱伝導性を改良した医療用超音波装置で
    あって：超音波変換部材からなるアレー；前記アレーと
    熱を伝導する関係にあるハンドル形状の熱吸収装置；お
    よび、前記熱吸収装置と熱を伝導する関係にある前記熱
    吸収装置を囲うハンドルであって、前記熱吸収装置より
    小さい熱容量を有する材料から作られたハンドル；を備
    えることを特徴とする医療用超音波装置。
  18. 【請求項１８】前記ハンドルの前記材料は前記熱吸収装
    置より高い熱抵抗を有することを特徴とする請求項１７
    に記載の医療用超音波装置。
  19. 【請求項１９】前記アレーへ電気的に接続されたケーブ
    ルであって、前記アレーから前記ケーブルへ熱を移送す
    るために前記熱吸収装置と熱を伝導する関係にある電気
    的にグランドされた導体を有するケーブル；をさらに備
    えることを特徴とする請求項１７に記載の医療用超音波
    装置。
  20. 【請求項２０】前記グランドされた導体は前記ケーブル
    の周りの編まれた鎧装であることを特徴とする請求項１
    ９に記載の医療用超音波装置。
  21. 【請求項２１】パワーケーブル；前記アレーを前記パワ
    ーケーブルへ電気的に接続する電気的コネクター；およ
    び前記コネクターが配設される前記熱吸収装置中にある
    キャビティ；をさらに備えることを特徴とする請求項１
    ７に記載の医療用超音波装置。
  22. 【請求項２２】前記熱吸収装置が前記コネクターを囲う
    ように前記キャビティが配設されていることを特徴とす
    る請求項２１に記載の医療用超音波装置。
  23. 【請求項２３】熱伝導性を改良した医療用超音波装置で
    あって：超音波変換部材からなるアレー；前記アレーと
    熱を伝導する関係にあるハンドル形状の熱吸収装置；お
    よび、前記熱吸収装置と熱を伝導する関係にある前記熱
    吸収装置を囲うハンドルであって、前記熱吸収装置より
    高い熱抵抗を有する材料から作られたハンドル；を備え
    ることを特徴とする医療用超音波装置。
  24. 【請求項２４】熱伝導性を改良した医療用超音波装置で
    あって：超音波変換部材からなるアレー；前記アレーと
    熱を伝導する関係にある熱吸収装置；および、前記アレ
    ーへ電気的に接続されたケーブルであって、前記アレー
    から前記ケーブルへ熱を移送するために前記熱吸収装置
    と熱を伝導する関係にある電気的にグランドされた導体
    を有するケーブル；を備えることを特徴とする医療用超
    音波装置。
  25. 【請求項２５】前記グランドされた導体は前記ケーブル
    の周りの編まれた鎧装であることを特徴とする請求項２
    ４に記載の医療用超音波装置。
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