JP2005118322A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

【課題】 専用の固定部材を使用せずに超音波伝達媒体の漏洩を防ぐことができる超音波探触子を提供する。
【解決手段】 弾性材で形成されて内部に大気圧より高い圧力で超音波伝達部材が密閉される与圧部材５は、中央部に形成された筒状胴部５ａと、筒状胴部の一端において外径が胴部より小さく形成されてその内部に注入部材４が弾性的に圧入される円筒状受け口部５ｂ１と、筒状胴部から円筒状受け口部に向かう角度が９０度以下で形成されて筒状胴部と円筒状受け口部を接続する連結部５ｃ１とを有し、注入部材は、与圧部材の円筒状受け口部に圧入される部分の先端が与圧部材の連結部まで、又は連結部を超えて筒状胴部の内部まで突出するように形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、超音波を用いて体内画像を得る医用超音波診断装置の超音波探触子に関する。

超音波を用いて体内画像を得る超音波探触子において、超音波信号を効率良く伝達させるために、超音波素子の周囲を気泡無く超音波伝達媒体で充填して超音波伝達媒体に内圧を発生させることで超音波伝達媒体中に気泡が無い状態を維持できることが、下記の特許文献１、２などで知られている。
特開平９−２８９９６８号公報（段落００２２） 特開２００３−３８４８８号公報（要約書）

図５にこのような従来の超音波探触子の構成の要部断面図を示す。図５において、与圧部材１５はゴム材料で中空に形成し、その内部には外側より高い圧力で不図示の超音波伝達部材を密閉している。注入部材１４は与圧部材１５の内部と、注入部材１４の上に配置される不図示の超音波素子（図１参照）を密閉する空間につながる中空孔１４ａを有し、注入部材１４の外径は与圧部材１５の受け口部１５ｂの内径より大きく形成され、与圧部材１５の弾性力に抗して受け口部１５ｂの内側に圧入される。

この構成により、与圧部材１５の内部と超音波素子の密閉空間が注入部材１４を経由して連結され、閉じた空間を形成している。この空間には与圧部材１５の弾性変形で所望の内圧が発生するよう、適切な量の液状の超音波伝達媒体を充填している。このように構成することにより、与圧部材１５の弾性力で液状の超音波伝達媒体に内圧を発生させ、したがって、気泡が無い状態を維持でき、超音波信号を効率良く伝達できる。

しかしながら、周囲温度環境の変化などで与圧部材１５の内部などの超音波伝達媒体が膨張した場合には、増加した体積により与圧部材１５の弾性変形増加と超音波伝達媒体の内圧増加が発生し、与圧部材１５が注入部材１４を締めつける力を緩和する力Ｆが発生する。さらに、緩和力Ｆが大きな場合は、与圧部材１５の注入部材１４の圧入部に隙間が生じ、超音波伝達媒体が漏出するという危険がある。こうした問題の発生を防ぐために、従来の超音波探触子では、与圧部材１５の注入部材１４への連結を確実にするための固定部材１６が必要であった。したがって、固定部材１６を配置するスペースを専用に確保しなければならず、とりわけ装置の小型化に関して部品配置設計の制約条件となっていた。また、材料費、組み立て工数も固定部材１６の相当分余分に必要となっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、設計自由度を増大し装置を小型化することができるとともに、信頼性の高い超音波探触子を安価に提供することを目的とする。

本発明の超音波探触子は上記目的を達成するために、超音波信号の送受信を行う超音波素子と、
前記超音波素子の回りに超音波伝達部材を充たした密閉空間の一部を形成する密閉手段と、
弾性材で形成されて内部に前記超音波伝達部材を内蔵できる第１の部材と、
前記第１の部材に対してその弾性力に抗して圧入され、中空孔を介して前記第１の部材と共に前記超音波伝達部材を密閉する第２の部材とを備え、
前記第１の部材は、
中央部に形成された筒状の胴部と、
前記胴部の一端において外径が前記胴部より小さく形成されて、その内部に前記第２の部材が弾性的に圧入される円筒状受け口部と、
前記受け口部と前記胴部の一端とを連結する連結部とを、
有し、前記第１の部材の中心軸を含む軸方向断面で見たとき、前記連結部の中央部から外周に向かう部分を含む直線と、前記連結部の外周部が接続される前記胴部の軸方向内壁面を画定する線とがなす角度が９０度以下とされ、
前記第２の部材は、前記受け口部に圧入される部分の先端が前記受け口部の内壁を完全に覆うように、前記受け口部の前記連結部まで、又は前記連結部を超えて前記胴部の内部空間まで突出するように配されている構成とした。
この構成により、超音波伝達媒体の膨張や内圧変化の影響を受けることなく、専用の固定部材を使用せずに与圧部材と注入部材の連結を確実に保てる。したがって、設計自由度を増大し装置を小型化することができるとともに、信頼性の高い超音波探触子を安価に提供できる。

また、本発明の超音波探触子は、前記第２の部材の前記胴部の内部まで突出している先端の外径が、前記第１の部材の端部の内径より大きく形成されている構成とした。
この構成により、与圧部材の形状ばらつきや、超音波伝達媒体の圧力の影響を受けることなく与圧部材と注入部材の連結を確実に保てる。また衝撃などの外部からの力に対しても、強固な結合を保てる。したがって、製造の容易な、信頼性の高い超音波診断装置を提供できる。

また、本発明の超音波探触子は、前記第１の部材の胴部と連結部の境界にＲ部が形成されている構成とした。
この構成により、設計自由度を増大し装置を小型化することができるとともに、信頼性の高い超音波探触子を安価に提供できる。

本発明によれば、専用の固定部材を使用することなく超音波伝達媒体の漏洩を防ぐことができるので、小型化が容易な信頼性の高い超音波探触子を提供できる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態について図１、図２を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態を示す構成図、図２は図１の注入部材４と与圧部材５を詳しく示す要部断面図である。図１において、超音波素子１は画像を得るために超音波の送受信を行い、保護部材２により覆われている。保護部材２は被検体にシースを介して接触する。シャーシ３は保護部材２と共に超音波素子１の周囲を囲み、外部から遮断された密閉空間を形成している。注入部材４はシャーシ３に対して背面（超音波探触子の先端側とは逆の側）から固定され、図２に示すように与圧部材５の内部と超音波素子１の周囲の間で液体の出入りが可能な中空孔１４ａを有している。与圧部材５はゴム素材で内部が中空に形成され、中央に筒状胴部５ａを、両側には筒状胴部５ａから外径が絞られた円筒状受け口部５ｂ１、５ｂ２を有している。片方の円筒状受け口部５ｂ１の内部には与圧部材５の弾性力に抗して注入部材４が圧入されており、また、他の円筒状受け口部５ｂ２の内部には固定部材として作用するキャップ６が同じく与圧部材５の弾性力に抗して圧入されて塞がれている。

このようにして、超音波素子１の周囲と与圧部材５の内部は注入部材４の中空孔１４ａを介在して閉じた空間を形成している。この閉じた空間に与圧部材５の筒状胴部５ａが所望の弾性変形をする量の液状の超音波伝達媒体を封入し、超音波伝達媒体に外部の大気圧よりも高い内圧を発生させ、超音波伝達媒体内に気泡が発生することを防いでいる。これにより、超音波素子１から送受信される超音波は被検体へ良好に伝搬することができる。

図２は、第１の実施の形態の要部断面図であり、筒状胴部５ａの中心軸（図示省略）を含む縦断面図である。ここで与圧部材５は、軸方向の中央で筒状胴部５ａを、両端部で円筒状受け口部５ｂ１、５ｂ２を有し、筒状胴部５ａと注入部材４側の円筒状受け口部５ｂ１の間には、連結部５ｃ１が設けられている。また注入部材４には、円筒状受け口部５ｂ１の先端開口を覆うフランジ部４ａと、与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１の内側に挿入される挿入部４ｂが形成され、挿入部４ｂが与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１の弾性変形による力で圧入されて結合されている。ここで、挿入部４ｂの挿入方向の長さは円筒状受け口部５ｂ１より長く形成され、これにより、挿入部４ｂの先端は与圧部材５の連結部５ｃ１の面と同じか、又は突出している。他端のキャップ６についても、注入部材４と同様な形状に形成していて、筒状胴部５ａとキャップ６側の円筒状受け口部５ｂ２の間には、連結部５ｃ２が設けられている。連結部５ｃ１と５ｃ２は、同様の形状であるので、前者についてのみ説明する。

このような構成を用いることにより、与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１近傍の圧力Ｐは、図２中に実線で示す矢印の方向となり、円筒状受け口部５ｂ１の弾性力による挿入部４ｂ間との結合を緩和させる方向の力（図２中白抜き点線矢印）は作用しない。したがって、温度変化などによる超音波伝達媒体の圧力増加が発生しても与圧部材５と注入部材４の固定力は変わることが無く、したがって、超音波伝達媒体は漏洩することはない。

ここで、キャップ６と与圧部材５の関係も同様である。なお、与圧部材５は、片側を袋形状に形成してキャップ６を廃止してもよい。さらに、本実施の形態では与圧部材５の連結部５ｃ１、５ｃ２を筒状胴部５ａと円筒状受け口部５ｂ１、５ｂ２とにほぼ直交した形状に形成したので、図２及びその部分拡大図である図３に示すように筒状胴部５ａの中心軸を含む軸方向断面で見たとき、連結部５ｃ１の中央部から外周に向かう部分を含む直線Ｈと、連結部５ｃ１の外周部が接続される筒状胴部５ａの軸方向内壁面を画定する線Ｖとがなす角度θがほぼ９０度である。しかし、この角度θ、並びに連結部５ｃ１、５ｃ２が筒状胴部５ａから円筒状受け口部５ｂ１、５ｂ２に向かう方向と筒状胴部５ａの中心軸Ｃとのなす角度αを９０度未満に形成しても同様な、あるいは図２の第１の実施の形態以上の効果が得られる。

以上のように、本発明の第１の実施の形態によれば、与圧部材５の中央の筒状胴部５ａと円筒状受け口部５ｂ１、５ｂ２をつなぐ接続部である連結部５ｃ１、５ｃ２を、筒状胴部５ａから円筒状受け口部５ｂ１、５ｂ２に向かう中心軸とのなす角度が９０度以下になるように形成し、さらに、与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１の内側に圧入される注入部材４の挿入部４ｂの先端が与圧部材５の連結部５ｃ１と同じ位置にあるか突出するように構成しているため、超音波伝達媒体の圧力の影響を受けることなく与圧部材５と注入部材４は確実に結合を保てる。したがって、与圧部材５と注入部材４とを固定する専用の部材を使用することなく、すなわち安価に、超音波伝達媒体は漏洩することはない、信頼性の高い超音波探触子を実現できる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の要部断面図を図４に示す。本実施の形態では、与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１と連結部５ｃ１の境界は、直角ではなく、なだらかなＲでつながっている。以下、この部分をＲ部と言う。また、注入部材４の挿入部４ｂの先端部４ｂ２は、与圧部材５の連結部５ｃ１から突出しており、かつ与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１に圧入されている挿入部４ｂの圧入部４ｂ１の外径よりも大きく形成し、与圧部材５のＲ部を覆っている。このような構成を用いることにより、与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１近傍の圧力Ｐは、図４中に実線で示す矢印の方向となり、円筒状受け口部５ｂ１の弾性力による挿入部４ｂの圧入部４ｂ１間との結合を緩和させる方向の力（図中白抜き点線矢印）は作用しない。したがって、温度変化などによる超音波伝達媒体の圧力増加が発生しても与圧部材５と注入部材４の固定力は変わることが無く、したがって、超音波伝達媒体は漏洩することはない。

以上のように、本発明の第２の実施の形態によれば、注入部材４の挿入部４ｂの先端近傍における与圧部材５の連結部５ｃ１からの突出部（先端部４ｂ２）を与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１と圧接する連結部５ｃ１の外径よりも大きく形成し、与圧部材５の円筒状受け口部５ｂ１と連結部５ｃ１の交わり部のＲを覆っているので、交わり部にＲが形成されていても、超音波伝達媒体の圧力の影響を受けることなく与圧部材５と注入部材４は確実に結合できる。したがって、厳しい部品形状精度が不要で、製造が容易な、信頼性の高い超音波探触子を提供できる。また、突出部４ｂ２が圧入部４ｂ１よりも大きな径で形成され、与圧部材５に楔状に係合しているため、衝撃などで外部から力が与圧部材５に加わっても、与圧部材５は注入部材４からはずれることがない、信頼性の高い構造を提供できる。

以上のように、本発明にかかる超音波探触子は、専用の部材を使用することなく、低コストで超音波伝達媒体の漏洩を防ぐことができるという効果を有し、超音波を用いて体内画像を得ることができる医用超音波診断装置の超音波探触子などとして有用である。

本発明の第１の実施の形態における構成図 本発明の第１の実施の形態における要部断面図 図２の部分拡大図 本発明の第２の実施の形態における要部断面図 従来の超音波探触子の要部断面図

符号の説明

１ 超音波素子
２ 保護部材
３ シャーシ
４ 注入部材
４ａ フランジ部
４ｂ 挿入部
４ｂ１ 圧入部
４ｂ２ 先端部（突出部）
５ 与圧部材
５ａ 筒状胴部
５ｂ１、５ｂ２ 円筒状受け口部
５ｃ１、５ｃ２ 連結部
６ 固定部材（キャップ）
１４a 中空孔

Claims (3)

1. 超音波信号の送受信を行う超音波素子と、
   前記超音波素子の回りに超音波伝達部材を充たした密閉空間の一部を形成する密閉手段と、
   弾性材で形成されて内部に前記超音波伝達部材を内蔵できる第１の部材と、
   前記第１の部材に対してその弾性力に抗して圧入され、中空孔を介して前記第１の部材と共に前記超音波伝達部材を密閉する第２の部材とを備え、
   前記第１の部材は、
   中央部に形成された筒状の胴部と、
   前記胴部の一端において外径が前記胴部より小さく形成されて、その内部に前記第２の部材が弾性的に圧入される円筒状受け口部と、
   前記受け口部と前記胴部の一端とを連結する連結部とを、
   有し、前記第１の部材の中心軸を含む軸方向断面で見たとき、前記連結部の中央部から外周に向かう部分を含む直線と、前記連結部の外周部が接続される前記胴部の軸方向内壁面を画定する線とがなす角度が９０度以下とされ、
   前記第２の部材は、前記受け口部に圧入される部分の先端が前記受け口部の内壁を完全に覆うように、前記受け口部の前記連結部まで、又は前記連結部を超えて前記胴部の内部空間まで突出するように配されている超音波探触子。
2. 前記第２の部材の前記胴部の内部まで突出している先端の外径が、前記第１の部材の端部の内径より大きく形成されている請求項１に記載の超音波探触子。
3. 前記第１の部材の胴部と連結部の境界にＲ部が形成されている請求項１又は２に記載の超音波探触子。
   

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