JPH11299775A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波振動子部分の温度上昇を抑えることが
可能な超音波診断装置を提供すること。 【解決手段】 送波信号に基づいた超音波を発生すると
共に受波した超音波を受波信号に変換する超音波振動子
と、前記超音波振動子から送波された超音波を吸音する
吸音部材とからなる超音波探触子を有し、該超音波探触
子から被検体に送受波した超音波信号に基づいて当該被
検体の超音波像を形成する超音波診断装置において、前
記吸音部材で発生した熱を前記吸音部材から離れた位置
に導く伝達手段と、前記吸音部材から離れた位置に配置
され、前記伝達手段が導いた熱を放出する放出手段とを
具備し、前記吸音部材の超音波振動子と対向する側の面
を焦点位置が吸音部材の内部となる放物面状に形成し、
前記伝達手段の吸熱部位を前記吸音部材の超音波振動子
と対向する側の面の焦点位置に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
関し、特に、超音波を発生する探触子部分に超音波振動
子で発生した熱を冷却するための冷却機構を有する超音
波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置では、被検体の体
表に当接し超音波を発生し送波すると共に、被検体内で
反射される超音波を受波する超音波探触子と、各超音波
振動子を駆動する送波信号を発生すると共に各超音波振
動子が受波した受波信号から超音波画像を形成する画像
形成手段、並びに、該超音波画像を表示する表示手段か
らなる装置本体と、超音波探触子と装置本体とを接続す
るケーブルとから構成されていた。

【０００３】超音波探触子は、装置本体から供給される
電気信号である送波信号を超音波に変換して当接する被
検体に送波すると共に、被検体内から反射される超音波
を受波して電気信号である受波信号に変換する超音波送
受波用の振動子部を有しており、超音波探触子の用途別
に、振動子部の形状およびその取り付け位置、並びに、
超音波探触子本体の形状も様々のものがあった。

【０００４】振動子部は、一般的には、被検体に当接す
る側から音響レンズ、音響整合層および圧電素子と、バ
ッキング材とを積層して構成されていた。このとき、超
音波振動子の前面側すなわち被検体側へ発せられた超音
波は、音響整合層および音響レンズを介して被検体内に
伝搬され、被検体内の音響インピーダンスが異なる部分
でその一部が反射され、再び、超音波振動子に入射され
ていた。一方、超音波振動子の背面側すなわちバッキン
グ材側に発せられた超音波は、バッキング材によって吸
収・減衰され、再び、超音波振動子に戻ることがないよ
うにされていた。

【０００５】超音波探触子の内でも、特に、経食道用探
触子あるいは体腔内用探触子は、超音波探触子の本体部
分すなわち検者が超音波探触子を操作するグリップ部分
と、この本体部分に設けた細長い棒状の挿入部と、この
挿入部の先端部分に設けた振動子部とから構成されてお
り、たとえば、挿入部を被検体の口から食道まで挿入す
ることによって振動子部を体内に誘導し、この位置から
超音波を送受波することによって、食道に近接する臓器
の超音波画像を得るものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。一般
的な超音波探触子を使用した従来の超音波診断装置で
は、バッキング材側に送波された超音波は、このバッキ
ング材によって熱エネルギーに変化され、探触子本体か
ら空気中に放出されていた。

【０００７】一方、経食道用探触子あるいは体腔内用探
触子を用いた従来の超音波診断装置では、前述するよう
に、振動子部が被検体の体内に挿入されるてしまうの
で、バッキング材によって吸収された超音波は、熱エネ
ルギーに変換され被検体を伝搬して放出されることとな
る。しかしながら、被検体の体温は常温の気温よりも高
い３６．５℃前後もあるので、バッキング材で発生した
熱は振動子部にこもってしまうこととなり、その結果と
して、振動子部の温度が容易に上昇してしまい被検体に
違和感を与えてしまう等の問題があった。

【０００８】また、従来の超音波探触子では、通常の外
気温中に保管されているので、特に、冬季等では振動子
部分は冷えており、このために超音波探触子を被検体に
接触させた時に被検体が冷たく感じるという不快感を被
検体に与えてしまうという問題があった。このために、
現在では、超音波計測時に被検体に塗布するゼリー状の
パラフィン等を予め温めておくことによって、被検体に
与える不快感を減少させていた。

【０００９】本願発明に類似する技術として、たとえ
ば、特願平９−１４０７０６号公報（以下、「文献１」
と記す）に記載の「超音波診断装置のプローブ」があっ
た。この文献１に記載のプローブすなわち超音波探触子
は、送受信１チャンネルにつき送信側の電子スイッチ回
路と受信側のインピーダンス変換回路とからなる複数チ
ャンネル分の超音波送受信回路を内蔵しており、この超
音波送受信回路で発生する熱と振動子部で発生する熱と
をヒートパイプで、超音波振動子を配した側と反対側の
モールド樹脂部分に運び、このモールド樹脂を介して大
気中に放出する構成となっていた。

【００１０】しかしながら、この文献１に記載の超音波
探触子では、超音波振動子を配した超音波送受部分が本
体部分に直接形成されているので、熱源である超音波振
動子と熱の放出部である超音波探触子本体部分とが離れ
て配置される経食道用探触子あるいは体腔内用探触子で
は、ヒートパイプの長さが長くなってしまうと共に、放
熱部である超音波探触子本体部分は、超音波検査中にお
いては、検者によって握られているので、検者の体温に
よって常時温められ、振動子部の冷却を十分に行うこと
はできないという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、超音波振動子部分の温度
上昇を抑えることが可能な超音波診断装置を提供するこ
とにある。

【００１２】本発明の他の目的は、超音波探触子の使用
開始時における被検者の苦痛（違和感）を低減すること
が可能な超音波診断装置を提供することにある。

【００１３】本発明のその他の目的は、検者の診断効率
を向上することが可能な超音波診断装置を提供すること
にある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにな
るであろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。 （１）送波信号に基づいた超音波を発生すると共に受波
した超音波を受波信号に変換する超音波振動子と、該超
音波振動子の背面側に配置され前記超音波振動子から送
波された超音波を吸音する吸音部材とからなる超音波探
触子を有し、該超音波探触子から被検体に送受波した超
音波信号に基づいて当該被検体の超音波像を形成する超
音波診断装置において、前記吸音部材で発生した熱を前
記吸音部材から離れた位置に導く伝達手段と、前記吸音
部材から離れた位置に配置され、前記伝達手段が導いた
熱を放出する放出手段とを具備し、前記吸音部材の超音
波振動子が設けられた面と対向する側の面を、前記超音
波振動子から吸音部材へ向けて放射された超音波がその
面で反射して集中するような焦点を有した曲面形状に形
成し、前記伝達手段の吸熱部位を前記吸音部材の前記曲
面に囲まれた内部の焦点位置に配置した。

【００１５】（２）送波信号に基づいた超音波を発生す
ると共に受波した超音波を受波信号に変換する超音波振
動子と、該超音波振動子の背面側に配置され前記超音波
振動子から送波された超音波を吸音する吸音部材とから
なる超音波探触子を有し、該超音波探触子から被検体に
送受波した超音波信号に基づいて当該被検体の超音波像
を形成する超音波診断装置において、前記吸音部材で発
生した熱を前記吸音部材から離れた位置に導く熱伝導手
段と、前記吸音部材から離れた位置に配置され、前記熱
伝導手段が導いた熱を放出する放出手段と、熱を所定の
方向にポンピングする電子冷却手段とを具備し、熱の伝
達方向が吸音部材側から放熱手段側となるように前記電
子冷却手段を前記吸音部材と前記熱伝導手段との接続部
分、前記熱伝導手段の一部、あるいは、前記熱伝導手段
と前記放熱手段との接続部分に配置した。

【００１６】（３）送波信号に基づいた超音波を発生す
ると共に受波した超音波を受波信号に変換する超音波振
動子と、該超音波振動子の背面側に配置され前記超音波
振動子から送波された超音波を吸音する吸音部材とから
なる超音波探触子を有し、該超音波探触子から被検体に
送受波した超音波信号に基づいて当該被検体の超音波像
を形成する超音波診断装置において、前記吸音部材で発
生した熱を前記吸音部材から離れた位置に導くあるいは
前記吸音部材に熱を導く熱伝導手段と、前記吸音部材か
ら離れた位置に配置され、前記熱伝導手段に導いた熱を
放出する放出手段と、熱を所定の方向にポンピングする
電子冷却手段とを具備し、熱の伝達方向が放熱手段側か
ら吸音部材側となるように前記電子冷却手段を前記吸音
部材と前記熱伝導手段との接続部分、前記熱伝導手段の
一部、あるいは、前記熱伝導手段と前記放熱手段との接
続部分に配置した。

【００１７】（４）送波信号に基づいた超音波を発生す
ると共に受波した超音波を受波信号に変換する超音波振
動子と、該超音波振動子の背面側に配置され前記超音波
振動子から送波された超音波を吸音する吸音部材とから
なる超音波探触子を有し、該超音波探触子から被検体に
送受波した超音波信号に基づいて当該被検体の超音波像
を形成する超音波診断装置において、前記吸音部材で発
生した熱を前記吸音部材から離れた位置に導くあるいは
前記吸音部材に熱を導く熱伝導手段と、前記吸音部材か
ら離れた位置に配置され、前記熱伝導手段に導いた熱を
放出する放出手段と、熱を所定の方向にポンピングする
電子冷却手段と、該電子冷却手段の熱の伝達方向を吸音
部材側から放熱手段側もしくはその逆方向となるように
制御する伝導方向制御手段を具備し、前記電子冷却手段
を前記吸音部材と前記熱伝導手段との接続部分、前記熱
伝導手段の一部、あるいは、前記熱伝導手段と前記放熱
手段との接続部分に設けた。

【００１８】（５）前述した（２）ないし（４）の内の
いずれかに記載の超音波診断装置において、前記吸音部
材の超音波振動子と対向する側の面を焦点位置が吸音部
材の内部となる放物面状に形成し、前記吸音部材で発生
した熱を前記吸音部材から離れた位置に導く熱伝導手段
と、前記吸音部材から離れた位置に配置され、前記熱伝
導手段が導いた熱を放出する放7出手段とを具備し、該
熱伝導手段の吸熱部位を前記吸音部材の超音波振動子と
対向する側の面の焦点位置に配置した。

【００１９】（６）前述した（１）ないし（５）の内の
いずれかに記載の超音波診断装置において、前記熱伝導
手段は、柔軟性を有する金属もしくはヒートポンプから
なる。

【００２０】（７）前述した（２）ないし（６）の内の
いずれかに記載の超音波診断装置において、前記電子冷
却手段としてペルチェ素子を用いる。

【００２１】前述した（１）もしくは（５）の手段によ
れば、吸音部材の超音波振動子が配置される側と対向す
る側の面を、超音波振動子から吸音部材へ向けて放射さ
れた超音波がその面で反射して集中するような焦点を有
した曲面形状とし、その曲面形状の焦点位置に熱伝導手
段を配置することによって、吸音部材に入射する超音波
を減衰させる過程において発生する熱を効率よく吸熱
し、放熱部材に伝達することができるので、超音波振動
子部分を効率よく冷却することができる。また、超音波
振動子部分の冷却効率を向上することによって、さらに
長時間の超音波診断（超音波計測）を行うことができる
ので、医師等の診断効率を向上することができる。な
お、振動子部で発生する熱を効率良く吸熱する手段にお
ける原理については、後述の原理の項に詳述する。

【００２２】このとき、熱伝導手段と放出手段との間に
熱を所定の方向にポンピングする電子冷却手段とを設け
ることによって、熱伝導手段の放熱性能を向上すること
ができるので、超音波振動子部分をさらに効率よく冷却
することができる。

【００２３】前述した（２）もしくは（４）の手段によ
れば、電子冷熱手段の熱ポンピング作用によって、効率
的に熱伝導手段の放熱部側を冷却することができるの
で、この熱伝導手段の吸熱部側の吸熱効率を向上するこ
とができる。この結果、超音波振動子で発生する熱を効
率良く冷却することができるようになるので、超音波振
動子部分の温度上昇を防止することができる。

【００２４】このとき、電流制御手段を設けて電子冷却
手段における熱のポンピング方向を制御することによっ
て、たとえば、超音波探触子の使用開始時においては熱
のポンピング方向を放熱手段から熱伝導手段の側とする
ことによって、超音波振動子を加温することができるの
で、使用開始時における被検者の苦痛となる違和感を低
減することができる。

【００２５】また、超音波振動子部分の冷却効率を向上
することによって、さらに長時間の超音波診断（超音波
計測）を行うことができるので、医師等の診断効率を向
上することができる。

【００２６】前述した（３）の手段によれば、電子冷熱
手段の熱ポンピング作用によって、超音波探触子の使用
開始時においては熱のポンピング方向を放熱手段から熱
伝導手段の側とすることができる、すなわち、超音波振
動子を容易に加温することができるので、使用開始時に
おける被検者の苦痛（違和感）を低減することができ
る。

【００２７】（原理）図７はバッキング材の形状を放物
線状に形成することによる当該バッキング材内における
熱分布状態を説明するための図であり、３はバッキング
材、５は超音波振動子（圧電素子）、６は第１および第
２のマッチング層、７は音響レンズを示す。この図７は
超音波探触子の配列方向（ｚ軸方向）と垂直をなす断面
図である。

【００２８】この場合、超音波振動子５で発生した超音
波は、図中のｙ軸と平行な方向に放射されるので、超音
波振動子５で発生した超音波の内、ｙ軸方向側に送波さ
れた超音波は、第１および第２の整合層６並びに音響レ
ンズ７を伝搬して図示しない被検体内に伝搬する。

【００２９】超音波振動子５で発生した超音波の内、ｙ
軸方向と逆の側に送波された超音波は、バッキング材３
中をｙ軸方向と平行に伝搬しつつ、その振幅エネルギー
が徐々に熱エネルギーに変換されるので、超音波が減衰
することになる。このとき、バッキング材３の端部すな
わち放物線に沿う形状とした側に到達した超音波は、こ
の端部でその大部分が反射されることとなるが、本願発
明では、この端部の形状がｙ軸とその軸が平行となる放
物線に沿う形状となっているので、ｙ軸と平行にバッキ
ング材３に入射した超音波は、反射点の接線（接平面）
における入射角と出射角とが等しくなる。このために、
端部で反射された超音波はＦで示される放物線の焦点に
向かうこととなり、この焦点Ｆの付近に発生する熱が最
も多くなる。

【００３０】一方、従来のバッキング材３では、たとえ
ば、図８に示すように、超音波探触子５と対向する側の
面の形状は超音波振動子５の配列方向と平行に形成され
ていた。よって、超音波振動子５で発生した超音波の
内、ｙ軸方向と逆の側に送波された超音波は、バッキン
グ材３中をｙ軸方向と平行に伝搬しつつ、その振幅エネ
ルギーが徐々に熱エネルギーに変換されることによって
超音波が減衰され、バッキング材３の端部に到達した超
音波は、この端部でその大部分がｙ軸と平行に反射さ
れ、超音波振動子５に達するまでの間に減衰されてい
た。したがって、従来の超音波探触子では、バッキング
材３中における熱分布は、ほぼ均等になっていたので、
バッキング材３に単に熱伝導手段を設けたのでは、熱伝
導手段による吸熱効率が低かった。

【００３１】したがって、本願発明では、バッキング材
３の放物線形状の焦点位置Ｆに熱伝導手段を配置し、バ
ッキング材３で発生した熱を吸熱させることにより、振
動子部で発生する熱を効率良く冷却させることが可能と
なる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００３３】図１は本発明の一実施の形態の超音波診断
装置の概略構成を説明するためのブロック図であり、１
０１は超音波探触子、１０２は送受切り換え手段、１０
３は送波手段、１０４は受波信号処理手段、１０５は加
算手段、１０６は信号処理手段、１０７は表示手段を示
す。

【００３４】図１において、超音波探触子１０１は、た
とえば、経食道用探触子と呼ばれる、当該超音波探触子
の本体部分すなわち検者が超音波探触子を操作するグリ
ップ部分と、この本体部分に設けた柔軟性を有する周知
の細長い棒状の挿入部と、この挿入部の先端部分に設け
た振動子部とから構成される超音波探触子であり、詳細
については後述する。

【００３５】送受切り換え手段１０２は、周知の切り換
え回路からなり、たとえば、図示しない制御手段の制御
出力に基づいて、振動子部の図示しない各超音波振動子
に送波手段１０３からの駆動信号を伝達する系と、各超
音波振動子からの受波信号を受波信号処理手段１０４に
伝達する系とを切り換える。

【００３６】送波手段１０３は、図示しない制御手段の
出力に基づいて、送波フォーカス点までの超音波の到達
時間差を補正する遅延時間差で、振動子部の各超音波振
動子を駆動する駆動信号を発生し出力する周知の送波手
段である。

【００３７】受波信号処理手段１０４は、各超音波振動
子に対して１個づつ対応して接続されており、各超音波
振動子が受波した受波信号に対して、受波の際に深度方
向に可変フォーカスが形成されるように時間遅延を与え
ることによって、ダイナミックフォーカスを行うための
受波信号処理手段である。

【００３８】加算手段１０５は、各受波信号処理手段１
０４から出力される超音波振動子ごとの受波信号を加算
して超音波ビームを形成する周知の加算手段である。

【００３９】信号処理手段１０６は、たとえば、フィル
タリング、圧縮、エッジ強調および時間可変増幅等の周
知の処理（画像処理）を行った後に、この処理後の超音
波ビームを表示手段１０７に表示するためのビデオ信号
に変換するスキャン変換を行う手段である。

【００４０】表示手段１０７は周知の表示手段であり、
たとえば、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙ Ｔｕｂｅ）
を用いた、いわゆるカラーＣＲＴディスプレイ装置を用
いる。

【００４１】放熱制御手段１０８は、電流の供給方向す
なわち＋端子と−端子との電圧方向を逆転することがで
きる周知の電源であり、たとえば、図示しない検者から
の指示に基づいて、後述する電子冷却手段に供給する電
流の方向および電流量を制御する。

【００４２】このように、本実施の形態の超音波診断装
置では、送受切り換え手段１０２で選択された振動子部
の各超音波振動子が、送波手段１０３によって収束ビー
ムを形成するタイミングで駆動され、図示しない被検体
に超音波を送波する。被検体からの超音波エコーすなわ
ち反射超音波は、超音波探触子１０１の各超音波振動子
で受波され、送受切り換え手段１０２により、各超音波
振動子に対応する受波信号処理手段１０４に導かれ、遅
延処理が行われる。各受波信号処理手段１０４からの出
力は、加算手段１０５によって加算され、整相加算出力
となる。この整相加算出力は信号処理手段１０６によっ
て所定の処理がなされた後に、表示手段１０７に出力さ
れて、たとえば、断層像やＭモード像として、表示画面
上にリアルタイムに表示される。

【００４３】図２は本実施の形態の超音波探触子の概略
構成を説明するための側面図であり、１ａは振動子部、
１ｂは挿入部、１ｃはグリップ部、１ｄはハンドル、１
ｅはケーブルを示す。

【００４４】この図２から明らかなように、本実施の形
態の超音波探触子は、当該超音波探触子の本体部分であ
り、図示しない検者が当該超音波探触子の操作を行うグ
リップ部分１ｃと、該グリップ部分１ｃに設けらた柔軟
性を有する円筒形の屈曲可能な挿入部１ｂと、この挿入
部１ｂの先端部分に設けられた超音波の送受波を行う振
動子部１ａと、挿入部１ｂの屈曲度合いを可変するハン
ドル１ｄと、振動子部１ａの図示しない各超音波振動子
と本実施の形態の超音波診断装置の装置本体部分の送受
切り換え手段１０２とを電気的に接続するケーブル１ｅ
とからなる。

【００４５】次に、図３に図２中にＡで示す振動子部の
振動子の配列方向（ｚ軸方向）の断面図を、図４に図３
中のＣ−Ｃ’線での断面図を示し、以下、図２〜４に基
づいて、本実施の形態の超音波探触子の振動子部の構成
を説明する。

【００４６】図２〜４において、２はヒートポンプ、３
はバッキング材、４はケース、５は超音波振動子（圧電
素子）、６はマッチング層（整合層）、７は音響レン
ズ、８は断熱材、９は信号線を示す。また、図中のｘ，
ｙ，ｚはそれぞれ直交する座標系を示す。

【００４７】図３から明らかなように、本実施の形態の
振動子部１ａは、周知の圧電素子で形成された複数個の
超音波振動子５を有し、この超音波振動子５には、順番
に、整合層６と音響レンズ７とが超音波の送波側となる
ｙ軸方向に設けられている。この音響レンズ７は、ハン
ドル１ｄの操作によって屈曲可能に構成された挿入部１
ｂを形成するケース４の先端開口から外部を覗く状態で
配置されている。一方、超音波振動子５の背面側すなわ
ちｙ軸の逆方向には、バッキング材３が設けられてお
り、このバッキング材３によって、超音波計測に不要と
なる超音波を吸音している。

【００４８】バッキング材３には、その曲面部内の焦点
Ｆの位置に熱を伝達するためのヒートポンプ２が挿入部
１ｂの延在方向すなわちｚ軸方向に設けられている。こ
のときのヒートポンプ２の一端側すなわち吸熱部側の取
り付け位置は、図４に示すように、バッキング材３の放
物面の焦点位置とすることによって、前述した原理に示
すように、バッキング材３で発生する熱を最も効率良く
ヒートパイプ２に吸熱させることができる。また、ヒー
トポンプ２は、挿入部１ｂ内を通りその他端側すなわち
放熱部側がグリップ部１ｃの内部に設けられた放熱手段
である放熱板１１（後述の図５を参照）に取り付けられ
ている。なお、グリップ部１ｃ内の放熱機構の詳細につ
いては、後述する。

【００４９】超音波振動子５には、図示しない電極が設
けられており、この電極に信号線９の一端が接続されて
おり、他端がケーブル１ｅとして束ねられて装置本体に
接続される。

【００５０】このとき、ヒートポンプ２の熱を効率良く
グリップ部１ｃに伝導するために、ケース４の内側に
は、信号線９およびヒートポンプ２を囲むように周知の
断熱材８が円筒状にグリップ部１ｃに至るまで配置され
ている。

【００５１】このように、断熱材８を配置することによ
って、ヒートポンプ２の熱伝導性を低下させることな
く、両端部分における吸熱と放熱との効率を向上してい
る。また、本実施の形態のヒートポンプ２としては、た
とえば、宇宙開発等で用いられているフレキシブルヒー
トパイプ等を用いることによって、熱の伝導性を確保し
つつ、ヒートポンプ２すなわち挿入部１ｂの柔軟性を確
保している。

【００５２】次に、図５に図２中にＢで示す部分のグリ
ップ部の長手方向（ｚ軸方向）の断面図を示し、以下、
図５に基づいて、本実施の形態の超音波探触子のグリッ
プ部の構成を説明する。

【００５３】図５から明らかなように、グリップ部１ｃ
の内部には、たとえば、周知の複数枚のアルミ板を組み
合わせて構成した放熱板１１が設けられている。この放
熱板１１に電子冷却素子である周知のペルチェ素子を用
いたいわゆる電子冷却ユニットと呼ばれる電子冷却手段
１０を設け、該電子冷却手段を介してヒートポンプ２の
他端側が接続する。このように、ヒートポンプ２と放熱
板１１との間に電子冷却手段を設け、放熱制御手段１０
８から電子冷却手段１０に供給する駆動電流の方向およ
び電流量を制御することによって、ヒートポンプ２の放
熱部側での放熱効率を向上すると共に、ヒートポンプ２
と放熱板１１とにおける熱の伝導方向を制御する。

【００５４】次に、図２〜５に基づいて本実施の形態の
超音波診断装置における振動子部の放熱動作および加熱
動作を説明する。

【００５５】超音波の送波時においては、超音波振動子
５から背面側に送波された超音波が伝搬され、バッキン
グ材３中で振動エネルギー（超音波エネルギー）が減衰
しつつ熱エネルギー変換される。このとき、バッキング
材中における減衰過程では、超音波振動子５から入射さ
れた超音波が減衰される分と、バッキング材３の背面側
すなわち超音波振動子５が配置される側と対向する側に
まで到達し、反射された超音波が再びバッキング材３中
を伝搬しながら減衰されていく分とがある。このとき、
本実施の形態では、バッキング材３の背面側を放物線に
沿う形状としているので、バッキング材３の背面で反射
された超音波はこの放物線の焦点位置Ｆに集中すること
となるので、バッキング材３の中で最も温度が上昇する
ことになる。

【００５６】このとき、本実施の形態では、この位置す
なわち焦点位置Ｆにヒートポンプ２を配置しているの
で、このバッキング材３で発生する熱を効率良く吸熱す
ることができる。このヒートポンプ２に吸熱された熱エ
ネルギーは、ヒートポンプ２の熱伝導性によって効率良
くグリップ部１ｃの側に伝導されることとなる。

【００５７】一方、グリップ部１ｃの側においては、電
子冷却手段１０による熱のポンピング（汲み上げ）作用
によって、ヒートポンプ２の熱が放熱板１１の側にポン
ピングされていくので、ヒートポンプ２の他端側である
グリップ部１ｃの側では、冷却されることとなり、ヒー
トポンプ２全体すなわちバッキング材３を効率良く冷却
することが可能となる。したがって、グリップ部１ｃが
検者の手等で温められている場合であっても、バッキン
グ材３すなわち振動子部１ａを効率良く冷却することが
できる。したがって、被検体に不快感を与えることなく
超音波診断を行うことが可能となる。また、振動子部１
ａの温度上昇を防止することが可能となることによっ
て、振動子部１ａの温度上昇による診断の中止を考慮す
る必要がなくなるので、診断効率を向上することが可能
となる。

【００５８】また、放熱制御手段１０８から電子冷却手
段１０に供給する電流の向きを反転させることによっ
て、熱のポンピング方向を逆転させる、すなわち、放熱
板１１側の熱をヒートポンプ２の側にポンピングさせる
ことによって、ヒートポンプ２の他端側であるグリップ
部１ｃ側から一端側であるバッキング材３の側に、放熱
板１１からポンピングした熱を伝導させることができる
ので、バッキング材３を容易に加温することができる。
バッキング材３に伝導された熱は、バッキング材３から
超音波振動子５、整合層６、音響レンズ７の順番に伝導
され、振動子部１ａ全体を加温することが可能となるの
で、たとえば、冬季間のように、保管中に冷えてしまっ
ている振動子部１ａを容易に加温させることができ、使
用開始時における被検者の苦痛となる違和感を低減する
ことができる。したがって、被検体に塗布するゼリー等
の加温を行う必要がなくなり、医師等の診断効率をさら
に向上することができる。

【００５９】さらには、本実施の形態の超音波探触子を
用いた超音波診断装置では、電子冷却手段１０でポンピ
ングする熱量によってヒートポンプ２から放熱板１１に
放熱する熱量すなわちバッキング材３の冷却度合いを制
御することができるので、振動子部１ａの温度を一定に
保持することが可能となる。したがって、超音波計測の
開始から終了までの間の超音波振動子５の温度変化を少
なくすることができる。その結果、超音波振動子５の温
度変化に伴う超音波画像の画質を向上することができ
る。

【００６０】以上説明したように、本実施の形態の超音
波診断装置では、バッキング材３の超音波振動子５が配
置される側と対向する側の面を、その曲面の形状が放物
線形状となるかまぼこ型とし、その放物線形状の焦点位
置Ｆにヒートポンプ２を配置することによって、振動子
部１ａで発生する熱すなわちバッキング材３に入射する
超音波を減衰させる過程において発生する熱を効率よく
吸熱し、ヒートポンプ２でグリップ部１ｃに伝導させる
と共に、グリップ部１ｃに設けた放熱板１には電子冷却
手段１０を介してヒートポンプ２を当接することによっ
て、該電子冷却手段１０の熱のポンピング作用によって
ヒートポンプ２の熱を効率よく放熱板１１に放熱するこ
とができるので、振動子部１ａを効率よく冷却すること
ができる。

【００６１】さらには、本実施の形態では、挿入部１ｂ
に柔軟性を有する経食道用探触子の場合について説明し
たが、たとえば、図６に示す体腔用の超音波探触子のよ
うに挿入部１ｂが固い物質でできた超音波探触子にも適
用でき、この場合には、ヒートポンプ２として、たとえ
ば、その容器として銅等の熱の伝導率の高い物質を使用
した高効率の熱伝導性を有する液体の潜熱を利用した周
知のヒートパイプ等を使用することができる。したがっ
て、振動子部１ａの冷却効率をさらに向上することがで
きる。ただし、他の部分の構成については、前述した経
食道用探触子と同様に、バッキング材３の対向面の焦点
位置Ｆにこのヒートポンプ２の一端側を配置し、他端側
に電子冷却素子１０を介して放熱板１１を設けた構成と
なっているので、図６に示す探触子においても、前述す
る効果を得ることができる。

【００６２】また、バッキング材３の超音波振動子５と
対向する側の面の形状は、超音波振動子の配列方向に対
しては同じ高さであり、配列方向と垂直をなす方向に対
しては放物線に沿う形状に形成することによって、振動
子部１ａを円柱状でかつ小型化できるという効果もあ
る。

【００６３】また、バッキング材３あるいはヒートポン
プ２に温度検出手段を設け、この温度検出器の出力に基
づいて、ペルチェ素子１０の動作電流の電流量あるいは
／および電流の方向を放熱制御手段１０８で制御するこ
とによって、振動子部１ａの温度を一定に保持できると
いう効果もある。このとき、動作電流の電流値の制御で
はなく、動作電流のＯＮ／ＯＦＦを制御してもよいこと
はいうまでもなく、この場合においても、電流値を制御
した場合と同様な効果を得ることができる。

【００６４】また、本実施の形態においては、放熱手段
として超音波探触子のグリップ部１ｃ内に放熱板１１を
設ける構成としたが、これに限定されることはなく、た
とえば、ペルチェ素子１０をケース４に直接取り付けて
このケース４を放熱手段としてもよいことは言うまでも
ない。このとき、ケース４の外側に放熱板等を設けるこ
とによって、放熱性能を向上できることは言うまでもな
い。

【００６５】さらには、バッキング材３の超音波振動子
５と対向する側の面の形状をかまぼこ形としたが、これ
に限定されることはなく、たとえば、対向する側の面の
形状を、放物線の軸を回転中心として１回転させた形状
としてもよいことは言うまでもない。

【００６６】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【００６７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 （１）超音波振動子部分の温度上昇を抑えることができ
る。 （２）超音波探触子の使用開始時における被検者の苦痛
（違和感）を低減することができる。 （３）検者の診断効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の超音波診断装置の概略
構成を説明するためのブロック図である。

【図２】本実施の形態の超音波探触子の概略構成を説明
するための側面図である。

【図３】図２に示す本実施の形態の超音波探触子のＡで
示す部分の挿入部の概略構成を説明するための延在方向
（ｚ軸方向）の断面図である。

【図４】図３に示す本実施の形態の超音波探触子をＣ−
Ｃ’線で切断した場合の概略構成を説明するための断面
図である。

【図５】図２に示す本実施の形態の超音波探触子のグリ
ップ部の概略構成を説明するための延在方向（ｚ軸方
向）の断面図である。

【図６】本実施の形態の体腔用の超音波探触子概略構成
を説明するための断面図である。

【図７】本実施の形態の超音波探触子における振動子部
で発生する熱を効率良く吸熱する手段における原理を説
明するための図である。

【図８】従来の超音波探触子における振動子部で発生す
る熱の原理を説明するための図である。

【符号の説明】

１ａ…振動子部、１ｂ…挿入部、１ｃ…グリップ部、１
ｄ…ハンドル、１ｅ…ケーブル、２…ヒートポンプ、３
…バッキング材、４…ケース、５…超音波振動子（圧電
体）、６…マッチング層（整合層）、７…音響レンズ、
８…断熱材、９…信号線、１０１…超音波探触子、１０
２…送受切り換え手段、１０３…送波手段、１０４…受
波信号処理手段、１０５…加算手段、１０６…信号処理
手段、１０７…表示手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送波信号に基づいた超音波を発生すると
   共に受波した超音波を受波信号に変換する超音波振動子
   と、該超音波振動子の背面側に配置され前記超音波振動
   子から送波された超音波を吸音する吸音部材とからなる
   超音波探触子を有し、該超音波探触子から被検体に送受
   波した超音波信号に基づいて当該被検体の超音波像を形
   成する超音波診断装置において、 前記吸音部材で発生した熱を前記吸音部材から離れた位
   置に導く伝達手段と、前記吸音部材から離れた位置に配
   置され、前記伝達手段が導いた熱を放出する放出手段と
   を具備し、前記吸音部材の超音波振動子が設けられた面
   と対向する側の面を、前記超音波振動子から吸音部材へ
   向けて放射された超音波がその面で反射して集中するよ
   うな焦点を有した曲面形状に形成し、前記伝達手段の吸
   熱部位を前記吸音部材の前記曲面に囲まれた内部の焦点
   位置に配置したことを特徴とする超音波診断装置。