JP6122090B1 - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブ内の電子回路において発生した熱を超音波送受波面とは反対側に好適に伝播させる。【解決手段】熱源であるＡＳＩＣ３０の後側に、ＡＳＩＣ３０からの熱を受ける受熱プレート６０及び受熱プレート６０の後側面中央部から後方に伸びる板状の後方延伸プレート６２を有する中央フレーム３２が設けられる。さらに、受熱プレート６０の後側面左右両端部に当接され、そこから後方に伸びる中空形状の外側フレーム（上側フレーム３４及び下側フレーム３６から構成される）が設けられる。後方延伸プレート６２の左右側端は外側フレームに連結される。これにより、受熱プレート６０の中央部から後方延伸プレート６２を介して外側フレームに熱が伝達する内側熱伝達ルートと、受熱プレート６０の左右両端部から直接外側フレームに熱が伝達する外側熱伝達ルートが形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、超音波プローブに関し、特に、超音波プローブ内において生じた熱を放熱するための構造に関する。

医療の分野において超音波診断装置が活用されている。超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受波し、これにより得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する装置である。超音波の送受波は、装置本体に有線あるいは無線で接続される超音波プローブにより行われる。超音波プローブの中には、チャンネルリダクション（装置本体と超音波プローブ間における信号線の本数削減）などのための電子回路が搭載されたものがある。

電子回路が搭載された超音波プローブが動作すると、電子回路において熱が発生する。電子回路において発生する熱の量は超音波の送信パワーに応じて変わるものであり、超音波の送信パワーが大きいほど多くの熱が生じる。一方、超音波プローブは被検体に当接させるものであることから、被検体に接触する部分（超音波送受波面）の表面温度が所定値を超えてはならないという規定が設けられている。そこで、電子回路において発生した熱を被検体に接触する部分にできるだけ伝わらないように放熱する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、電子回路の後側（超音波送受波面とは反対側）に設けられ前後方向に伸びる金属製フレーム、及び、当該金属製フレームを包み込むように設けられるヒートスプレッダを有する超音波プローブが開示されている。特許文献１に開示の超音波プローブにおいては、電子回路において発生した熱は、金属製フレームを経由してヒートスプレッダに伝わり、ヒートスプレッダに密着された筐体の外側表面から放熱されている。

特表２０１４−５１６６８６号公報

超音波の送信パワーをより向上させるなどの観点から、より多くの熱量を電子回路から後方へ伝播させることが求められている。より多くの熱を後方に伝播させようとした場合、電子回路から後側をすべて熱伝導体で埋め尽くしてしまうのが理想である。しかし、電子回路の後側には、電子回路と超音波診断装置本体とを接続するためのケーブルなどを配置するためのスペースが必要となる。したがって、当該スペースを確保しつつ、電子回路からの熱を好適に後方に伝播させる必要がある。

本発明の目的は、超音波プローブ内の電子回路よりも後方において必要な空間を確保しつつ、電子回路において発生した熱を好適に後方に伝播させることにある。

本発明に係る超音波プローブは、電子回路の後方に配置され、前記電子回路からの熱を受ける受熱ブロックと、前記受熱ブロックに連なり、前記受熱ブロックの後側面中央部から後方に伸びる内側熱伝導体と、前記受熱ブロックの後側面端部に連結される端部を有し、前記後側面端部から後方に伸び、且つ、前記内側熱伝導体の左右側端に連結された、中空形状の外側熱伝導体と、前記外側熱伝導体を包み込み、前記外側熱伝導体からの熱を放熱するケースと、を備え、前記受熱ブロックから前記内側熱伝導体を経て前記外側熱伝導体へと熱が伝わる内側熱伝導経路、及び、前記受熱ブロックから前記外側熱伝導体へと直接熱が伝わる外側熱伝導経路が形成された、ことを特徴とする。

上記構成によれば、内側熱伝導体により、電子回路からの熱を受けた受熱ブロックの中央部分の熱は、内側熱伝導体に伝播した後、内側伝導体の左右側端から外側熱伝導体へ伝播する（内側熱伝導経路）。また、受熱ブロックの端部の熱は、外側熱伝導体に直接伝播され、後方へ伝搬される（外側熱伝導経路）。内側熱伝導経路及び外側熱伝導経路によって外側熱伝導体へ伝播した熱は、ケースの外表面から超音波プローブの外部に放熱される。このように、上記構成によれば、受熱ブロックの熱を複数の熱伝導経路によって後方へ伝播可能であるから、電子回路において生じた熱が好適に後方に伝播される。これにより、超音波送受波面の温度上昇が抑制される。さらに、上記構成によれば、外側熱伝導体が中空形状であるから、外側熱伝導体の内部においてスペースが形成され、そこに電子回路と超音波診断装置本体とを接続するケーブルなどを配置することができる。

望ましくは、前記内側熱伝導体の前記受熱ブロック側の端部、及び、前記外側熱伝導体の前記端部の少なくとも一方が肥大している。より多くの熱を後方へ伝播させるという観点からは、外側熱伝導体あるいは内側熱伝導体）の体積をできるだけ大きくするのが好ましい。また、受熱ブロックと外側熱伝導体とが別々に成形された後に組み合わされるならば、両者間の接触面積ができるだけ大きい方が両者間の界面における熱抵抗をより低減できる。よって、外側熱伝導体の端部あるいは内側熱伝導体の端部を肥大させることで、外側熱伝導体の体積がより大きくなり、また受熱ブロックとの接触面積がより大きくなるため、より好適に電子回路からの熱を後方へ引くことができる。

望ましくは、少なくとも前記外側熱伝導体を覆う部分において、前記ケースの厚さが均一である。

外側熱伝導体へ伝わった熱は、ケース表面から放熱される。ケースが薄い所ほど、外側熱伝導体からより多くの熱が放熱される。したがって、ケースの厚さにばらつきがあると、ケースの各表面位置における放熱量がばらつき、これにより、ケース表面の温度にばらつきが生じ得る。特に、ケースの厚さが薄い部分のケース表面温度が局所的に高くなってヒートスポットが生じる。これは、超音波プローブの使用者に不快感を与える。外側熱伝導体を覆う部分のケースの厚さを均一にすることで、ヒートスポットの形成を防止することができ、これにより使用者に与える不快感を低減させることができる。

望ましくは、前記外側熱伝導体は、前記内側熱伝導体の左右側端を挟み込む挟み込み部分を有する。内側熱伝導体の左右側端と外側熱伝導体との連結において、挟み込み部分による挟み込み構造を採用することで、内側熱伝導体と外側熱伝導体との間に接着層を設ける必要がなく、両者が直接接触させられる。これにより、内側熱伝導体と外側熱伝導体との間の熱抵抗が減少し、内側熱伝導体からの熱をより好適に外側熱伝導体へ伝播させることができる。両者間の熱抵抗をより減少させるために、両者の接触面積をできるだけ大きくするのが好ましい。

望ましくは、前記受熱ブロックと前記内側熱伝導体とが一体成型体を構成する。受熱ブロックと内側熱伝導体が一体成型体であることにより、両者が別々に形成されて接触させられる構成に比して、両者間の熱抵抗が減少させられる。したがって、受熱ブロックからの熱がより好適に内側熱伝導体へ伝搬する。

本発明によれば、超音波プローブ内の電子回路よりも後方において必要な空間を確保しつつ、電子回路において発生した熱を好適に後方に伝播させることができる。

本実施形態に係る超音波プローブの外観平面図である。 本実施形態に係る超音波プローブの外観側面図である。 本実施形態に係る超音波プローブの分解斜視図である。 本実施形態に係る中央フレーム、上側フレーム、及び下側フレームの拡大図である。 本実施形態に係る超音波プローブのＢ−Ｂ断面図である。 本実施形態に係る超音波プローブのＡ−Ａ断面図である。 中央フレーム、上側フレーム、及び下側フレームの変形例を示す拡大図である。 フランジの斜視図、平面図、及び断面図である。 熱伝導フレーム、フランジ、及びケーブルブーツの位置関係を示す図である。 本実施形態に係る超音波プローブのＡ−Ａ断面図の後部拡大図である。

以下、本発明に係る超音波プローブの実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１０の外観平面図であり、図２は超音波プローブ１０の外観側面図である。図１あるいは図２に示される通り、超音波プローブ１０は前後方向に伸長した形状を有しており、最前部に設けられた音響レンズ１２から超音波を送受波する。つまり、音響レンズ１２の表面が被検体に対して当接される超音波送受波面である。なお、本明細書においては、超音波プローブ１０の短手方向をｘ軸、長手方向をｙ軸、ｘ軸及びｙ軸に直交する方向をｚ軸とする。また、超音波送受波面が設けられる側（ｙ軸の正方向側）を「前側」と、その反対方向（ｙ軸の負方向側）を「後側」と記載する。また、超音波プローブ１０の短手方向（ｘ軸方向）を「左右方向」と記載する場合がある。

超音波プローブ１０は、防水あるいは防菌のための外皮として前側ケース１４及び後側ケースを有している。後側ケースはさらに上下に２つに分離可能であり、上側ケース１６及び下側ケース１８からなる（図２参照）。前側ケース１４及び後側ケースが組み合わされることで両者が一体となりプローブケースが形成される。プローブケース（つまり前側ケース１４、上側ケース１６、及び下側ケース１８）は、防水性、防菌性、及び絶縁性の高い物質で形成されるのが好適である。本実施形態では、プローブケースは樹脂で形成される。

超音波プローブ１０の後部からさらに後方へ向かって、超音波診断装置本体に接続されるケーブル２０が伸びている。さらに、プローブケースの根元においてケーブル２０が損傷することを防止するためのケーブルブーツ２２が設けられる。ケーブルブーツ２２は例えば樹脂などで形成されている。ケーブル２０はケーブルブーツ２２の中に挿通されている。

超音波プローブ１０の前後方向中央からやや後方において、使用者（例えば医師）が掴む部分であるくびれ２４が形成される。くびれ２４を設けられることで超音波プローブ１０が持ちやすくなっている。くびれ２４においては、超音波プローブ１０の横断面（ｘｚ断面）の面積が狭窄している。具体的には、超音波プローブ１０の左右（短手）方向の幅が狭窄している。

なお、本実施形態に係る超音波プローブ１０はコンベックスプローブであるが、本発明は例えばセクタプローブのような他の種類のプローブにも適用可能である。

図３は、超音波プローブ１０の分解斜視図である。図３を用いて、超音波プローブ１０が有する各部材について説明する。

音響レンズ１２は、上述のように超音波プローブ１０の最前部に配置され、その表面が超音波送受波面となる。音響レンズ１２は、後述の送受波ユニット２６に含まれる振動子アレイから送信される超音波のフォーカシングを行うものである。

前側ケース１４、上側ケース１６、下側ケース１８、ケーブル２０、及びケーブルブーツ２２については上述したため、ここでの説明は省略する。なお、上側ケース１６の後側面には半円形の切り欠き１６ａが設けられており、下側ケース１８の後側面にも半円形の切り欠き１８ａが設けられている。上側ケース１６及び下側ケース１８が組み合わされることにより、切り欠き１６ａ及び１８ａにより円形の孔が形成され、当該孔からケーブル２０が引き出される。

送受波ユニット２６は、複数の振動素子により構成され超音波を送受波する振動子アレイ、振動子アレイの不要な振動を抑えつつ、各振動素子と後述の中継基板２８とを電気的に接続するための複数のリードを含むリードアレイ内蔵バッキング、振動子アレイと被検体との間で音響インピーダンスの整合を取るための１又は複数の音響整合層などを含んで構成される。送受波ユニット２６においては、これらの各部材が積層されている。本実施形態では、前側から順に、音響整合層、振動子アレイ、リードアレイ内蔵バッキングの順に積層されている。

中継基板２８は、例えばガラスエポキシなどの材質で形成される基板である。中継基板２８は、超音波プローブ１０の横断面（ｘｚ面）と平行に設けられる。中継基板２８は多層基板であり、各層において電気的配線が施されている。中継基板２８の前側面には、リードアレイ内蔵バッキングが有する複数のリードと電気的に接触するための複数のパッドが設けられている。

電子回路としてのＡＳＩＣ３０は、中継基板２８の後側面に設けられる。ＡＳＩＣ３０が有する各端子は、中継基板２８やリードアレイ内蔵バッキングを介して、振動子アレイに含まれる各振動素子に電気的に接続される。ＡＳＩＣ３０は、送信サブビームフォーマー及び受信サブビームフォーマーとして機能するものである。送信サブビームフォーマーは、振動子アレイが有する各振動素子に、遅延関係をもった複数の送信信号を生成する。受信サブビームフォーマーは、各振動素子から得られる複数の受信信号に対して整相加算処理を行い、受信信号を生成する。ＡＳＩＣ３０が上記処理を行うことにより、超音波プローブ１０と超音波診断装置本体との間の信号線の本数が低減される。

超音波プローブ１０が動作することによりＡＳＩＣ３０において熱が生じる。振動子アレイにおいても発熱するが、ＡＳＩＣ３０の発熱量は振動子アレイの発熱量に比して数倍あるいは十数倍大きくなっている。したがって、超音波プローブ１０における主な発熱源はＡＳＩＣ３０となる。

中央フレーム３２、上側フレーム３４、及び下側フレーム３６は、組み合わされることで熱伝導フレームを形成する。熱伝導フレームは、ＡＳＩＣ３０の後方に配置され、ＡＳＩＣ３０において生じた熱を吸収することで後方へ伝搬させ、さらに、吸収した熱を後側ケースを介して超音波プローブ１０の外部空間に放熱させるものである。中央フレーム３２、上側フレーム３４、及び下側フレーム３６の詳細については後述する。

ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）３８は、中継基板２８を介してＡＳＩＣ３０に電気的に接続され、ＡＳＩＣ３０と超音波診断装置本体との間の信号の経路となる。ＦＰＣ３８には、後述のコネクタ４２と接続するための接触部４０が設けられる。本実施形態では、ＦＰＣ３８は２つ設けられ、一方のＦＰＣ３８は中継基板２８の上側に接続され、他方のＦＰＣ３８は中継基板２８の下側に接続される。

コネクタ４２は、ＦＰＣ３８と複数の線材４６とを中継するものである。本実施形態ではＦＰＣ３８が２つ設けられているため、コネクタ４２も２つ設けられる。コネクタ４２には複数の線材４６が電気的に接続されている。コネクタ４２は接触部４４を有し、当該接触部４４がＦＰＣ３８の接触部４０と接触する。これにより、ＦＰＣ３８と複数の線材４６が導通する。複数の線材４６はケーブル２０を構成する要素となる。

ケーブル２０は断面円形であり、その中心部に複数の線材４６が設けられ、複数の線材
４６の外側表面を覆うようにグラウンドシースが設けられ、さらにグラウンドシースの外側を覆うように絶縁性の外皮が設けられた構造となっている。プローブケース内においてケーブル２０から引き出されたグラウンドシースにより形成されるグラウンドシース線４８は、ビス５０により下側フレーム３６にビス止めされる。これにより、熱伝導フレームが接地されると共に、熱伝導フレームが吸収した熱をグラウンドシースを介して後方へ伝播させることもできる。

フランジ５２は、熱伝導フレームの後方に設けられる。フランジ５２は熱伝導フレームと熱的に接続され、熱伝導フレームが吸収した熱をさらに後方へ伝播させるものである。フランジ５２の詳細については後述する。

図４は、図３に示した分解斜視図のうち、中央フレーム３２、上側フレーム３４、及び下側フレーム３６の拡大図である。図４を用いて、中央フレーム３２、上側フレーム３４、及び下側フレーム３６の詳細について説明する。

まず、中央フレーム３２について説明する。中央フレーム３２は、熱伝導率の高い物質（金属など）で形成される。本実施形態では、中央フレーム３２は、熱伝導率が比較的高く、また比較的軽量であるアルミニウムによって形成される。

中央フレーム３２は、ＡＳＩＣ３０において生じた熱を受ける受熱ブロックとしての受熱プレート６０を有する。受熱プレート６０は、前側を向く前側面６０ａを有しており、前側面６０ａは中継基板２８と平行の向きになっている。これにより、前側面６０ａとＡＳＩＣ３０の後側面とが、直接的あるいは間接的（絶縁層などを介して）に、好適に接触可能となる。前側面６０ａは、ＡＳＩＣ３０からの熱をより吸収するために、ＡＳＩＣ３０の後側面の全部と接触するよう、少なくともＡＳＩＣ３０の後側面よりも大きい面積を有しているのが好ましい。

受熱プレート６０は後側を向く後側面を有しており、当該後側面の端部（本実施形態では左右両端部）において、平坦面６０ｂが形成されている。後述するように、平坦面６０ｂには、上側フレーム３４及び下側フレーム３６の前側面が当接される。

受熱プレート６０の上側面の一部（中央部分）が切り欠かれており、それにより凹部６０ｃが形成されている。中央フレーム３２、上側フレーム３４、及び下側フレーム３６が組み合わされ熱伝導フレームが形成された場合に、凹部６０ｃにより、熱伝導フレーム内に形成される内部空間に連通する孔が形成される。当該孔はＦＰＣ３８を通すために利用される。なお、図４には示されていないが、受熱プレート６０の下側面にも同様の凹部が設けられる。

中央フレーム３２は、受熱プレート６０の後側面の中央部分から後方に伸びる、内側熱伝導体としての後方延伸プレート６２を有する。後方延伸プレート６２は、受熱プレート６０の中央部の熱を後方へ伝播させるために設けられる。本実施形態においては、後方延伸プレート６２は左右方向を短手方向、前後方向を長手方向とする板状部材となっているが、後方延伸プレート６２の形状としてこれに限られない。

受熱プレート６０の熱をより好適に後方延伸プレート６２に伝播させるため、受熱プレート６０と後方延伸プレート６２とを一体成型するのが好ましい。これにより、受熱プレート６０と後方延伸プレート６２との間に界面が介在することがなく、受熱プレート６０と後方延伸プレート６２との間の熱抵抗をより低減させることができる。もちろん、両者を別々に形成し、後から両者を結合する態様も採用することができる。

好適には、後方延伸プレート６２は、上下方向に幅が広がった（つまり肥大した）肥大部６２ａを有する。肥大部６２ａは、後方延伸プレート６２の根元部に設けられ、肥大部６２ａと受熱プレート６０が連なる形状となっている。肥大部６２ａが設けられることにより、後方延伸プレート６２は体積がより大きくなり、より多くの熱を受熱プレート６０から後方に引くことが可能になる。

肥大部６２ａの上側においては、上側及び後側を向く斜面６２ｂが形成されている。斜面６２ｂは凹部６０ｃの底面に連なっている。上述の通り、凹部６０ｃを通ってＦＰＣ３８が配置されるところ、例えば、肥大部６２ａの上側表面に角（段差）が現れていたりすると、ＦＰＣ３８が当該角によって損傷するおそれがある。したがって、ＦＰＣ３８の損傷を防止する観点から斜面６２ｂが設けられている。ＦＰＣ３８は斜面６２ｂに沿って配置される。同様に、肥大部６２ａの下側においても斜面が形成される。

以下、上側フレーム３４及び下側フレーム３６について説明する。上側フレーム３４及び下側フレーム３６は同様の構造を有しているため、ここでは主に下側フレーム３６について説明する。上側フレーム３４及び下側フレーム３６は、図４の矢印が示すように、中央フレーム３２を挟み込むようにして組み合わされる。上側フレーム３４及び下側フレーム３６は、外側熱伝導体として設けられる。

中央フレーム３２同様、上側フレーム３４及び下側フレーム３６も熱伝導率の高い物質（金属など）で形成される。本実施形態では、アルミニウムによって形成される。

下側フレーム３６は、前後方向に伸び、平面が上側を向いた略半円柱形状を有している。下側フレーム３６の左右方向中央部には、下側フレーム３６の前側面及び上側面に開口を有し、前後方向に伸びる溝３６ａが設けられている。前後方向に伸び、平面が下側を向いた略半円柱形状を有する上側フレーム３４にも同様の溝（不図示）が設けられる。溝３６ａ、及び上側フレーム３４に設けられた溝によって、中央フレーム３２、上側フレーム３４、及び下側フレーム３６が組み合わされて形成される熱伝導フレーム内において中空部分が形成される。

好適には、下側フレーム３６は、左右方向に幅が広がって（つまり肥大して）肉厚となった肥大部３６ｂを有する。肥大部３６ｂは溝３６ａの左右側にそれぞれ形成される。後方延伸プレート６２の肥大部６２ａ同様、肥大部３６ｂは下側フレーム３６の最前部に設けられる。肥大部３６ｂが設けられることで、下側フレーム３６の体積がより大きくなり、受熱プレート６０からの熱がより多く下側フレーム３６に吸収される。

中央フレーム３２、上側フレーム３４、及び下側フレーム３６が組み合わされた状態（以下単に「組み合わせ状態」と記載する）において、下側フレーム３６の前側面３６ｃ（つまり肥大部３６ｂの前側面３６ｃ）は、受熱プレート６０の左右両端部に設けられた平坦面６０ｂに当接する。同様に、上側フレーム３４の前側面３４ａも、平坦面６０ｂに当接する。詳しくは、下側フレーム３６の前側面３６ｃが平坦面６０ｂの下側半分に当接し、上側フレーム３４の前側面３４ａが平坦面６０ｂの上側半分に当接する。このようにして、上側フレーム３４及び下側フレーム３６（以下、上側フレーム３４及び下側フレーム３６を「外側フレーム」と記載する）が受熱プレート６０の左右両端部に連結される。

外側フレームが受熱プレート６０の左右両端部に連結されると、受熱プレート６０の左右両端部の熱は、外側フレームを通って後方へ伝播する。つまり、受熱プレート６０の左右両端部→外側フレームという第１の熱伝導ルート（外側熱伝導ルート）が形成される。

なお、下側フレーム３６において肥大部３６ｂが設けられたことにより、受熱プレート６０（平坦面６０ｂ）と前側面３６ｃとの接触面積が増大されている。つまり、肥大部３６ｂが下側フレーム３６の最前部に設けられることにより、受熱プレート６０と下側フレーム３６との間の熱抵抗がより低減され、より好適に熱が後方へ伝播されるという効果も奏する。

溝３６ａにより形成された下側フレーム３６の内側側面の上端付近には、内側側面から内側にせり出した棚部３６ｄが設けられる。本実施形態においては、棚部３６ｄは溝３６ａに沿って前後方向に伸びている。棚部３６ｄは、下側フレーム３６の左右の内側側面にそれぞれ設けられる。組み合わせ状態において、後方延伸プレート６２の下側面の左右側端が棚部３６ｄの上側面に接触する。また、後方延伸プレート６２の左右側面（の下側半分）が、下側フレーム３６の左右の内側側面にそれぞれ接触する。さらに、上側フレーム３４にも同様に棚部（不図示）が設けられ、後方延伸プレート６２の上側面の左右側端が上側フレーム３４の棚部の下側面に接触する。また、後方延伸プレート６２の左右側面（の上側半分）が、上側フレーム３４の左右の内側側面にそれぞれ接触する。

このように、組み合わせ状態においては、上側フレーム３４と下側フレーム３６とよって、後方延伸プレート６２の左右側端が挟み込まれた状態となる。これにより、後方延伸プレートの左右側端が上側フレーム３４及び下側フレーム３６（外側フレーム）に連結される。つまり、下側フレーム３６に設けられた棚部３６ｄ、及び上側フレーム３４に同様に設けられる棚部は、後方延伸プレート６２の左右側端を挟み込む挟み込み部分を構成する。

後方延伸プレート６２の左右側端が外側フレームに連結されることにより、受熱プレート６０から後方延伸プレート６２に吸収された熱が、後方延伸プレート６２の左右側端から上側フレーム３４及び下側フレーム３６へ伝播する。つまり、受熱プレート６０の中央部→後方延伸プレート６２→外側フレームという熱伝導ルート（内側熱伝導ルート）が形成される。

後方延伸プレート６２の左右側端と、外側フレームとの連結において挟み込み方式を採用したことで、両者間に接着剤を用いる必要がなくなる。これにより、両者が直接接触されることで両者間の熱抵抗が低減され、より好適に熱を伝播させることができる。また、後方延伸プレート６２の左右側端と外側フレームとの間の熱抵抗を低減させるために、挟み込み部分における両者間の接触面積はできるだけ大きい方が好ましい。なお、棚部３６ｄは、挟み込み部分としての一例であり、その他の構造により後方延伸プレート６２の左右側端を挟み込むようにしてもよい。

また、下側フレーム３６は、半円形状の後側面３６ｅを有している。後側面３６ｅの上側辺には半円形の切り欠き３６ｆが設けられている。上側フレーム３４も同様に、半円形状の後側面３４ｂを有している。後側面３４ｂの下側辺にも半円形の切り欠き３４ｃが設けられている。上側フレーム３４及び下側フレーム３６が組み合わされることにより、熱伝導フレームにおいて、円形状の後側面が形成され、切り欠き３４ｃ及び３６ｆにより熱伝導フレームの後側面において円形の孔が形成される。当該孔からケーブル２０が引き出される。

図５は、超音波プローブ１０の水平断面図（図２におけるＢ−Ｂ断面図）であり、図６は超音波プローブ１０の垂直断面図（図１におけるＡ−Ａ断面図）である。図５及び図６に示された超音波プローブ１０が有する各部材については、図３及び図４を用いて説明済みであるため、図３及び図４と同様の符号を付し、その説明は省略する。なお、図６に示される通り、熱伝導フレーム内において、後方延伸プレート６２の上側及び下側に中空部分６４が形成されており、そこにＦＰＣ３８、コネクタ４２、線材４６などが配置されている。

図５において、実線矢印７０によって外側熱伝導ルートの一例が示され、破線矢印７２によって内側熱伝導ルートの一例が示されている。図５に示される通り、また上述した通り、外側熱伝導ルートは、受熱プレート６０の左右両端部から直接外側フレームに熱が伝わるルートである。内側熱伝導ルートは、受熱プレート６０の中央部から後方延伸プレート６２に熱が伝わり、後方延伸プレート６２の左右側端から外側フレームに熱が伝わるルートである。

外側フレームに伝わった熱は、上側ケース１６及び下側ケース１８からなる後側ケース表面全体から放熱される。図５及び図６に示される通り、後側ケースの厚さは、少なくとも外側フレームを覆う部分において均一となっている。したがって、内側熱伝導ルート及び外側熱伝導ルートによって外側フレームに伝わった熱は、後側ケース全体において均等に放熱される。これにより、ケースの表面が局所的に熱くなるヒートスポットが形成されることを防止している。ヒートスポットの形成が防止されることで、超音波プローブ１０の使用者に与える不快感が低減される。

なお、外側フレームを覆う部分の後側ケースの厚さが均一であることから、外側フレームの外形がそのまま超音波プローブ１０の外形を決定することになる。超音波プローブ１０には、持ちやすくするためのくびれ２４が形成されるところ（図１参照）、くびれ２４は外側フレームの外形形状に従って形成される。つまり、外側フレームは、横断面の面積が狭窄したくびれを有している。具体的には、図５に示される通り、平面視において、外側フレームは、前側端部からくびれに向かうに従ってその幅が減少し、くびれから後側端部へ向かうにつれその幅が増大している。

以上説明した通り、超音波プローブ１０においては、ＡＳＩＣ３０において生じた熱を放熱するための熱伝導ルートとして、内側熱伝導ルートと外側熱伝導ルートの２つが形成される。内側熱伝導ルートによれば、ＡＳＩＣ３０からの熱を受ける受熱プレート６０の中央部分の熱を好適に放熱することができる。また、外側熱伝導ルートによれば、受熱プレート６０の左右両端部の熱を好適に放熱することができる。つまり、受熱プレート６０のほぼ全面から熱を後方へ引くことが可能となっている。これにより、ＡＳＩＣ３０からの熱が超音波送受波面側へ伝播することがより好適に防止される。これにより、例えば、高い送信パワーにおいて長時間超音波を照射することなどが可能になる。

図７は、中央フレーム、上側フレーム、及び下側フレームの変形例が示されている。図４に示される基本実施形態と、図７に示される変形例とにおいては、各フレームの形状が異なるものの、組み合わせ状態の形状は同じである。

中央フレーム８０は、上述した受熱プレート６０及び後方延伸プレート６２の他、受熱プレート６０の左右両端部から後方に延伸する外側延伸部８６を有している。外側延伸部８６は、後方延伸プレート６２の左右側にそれぞれ設けられており、後方延伸プレート６２の左右側端が外側延伸部８６に結合されている。外側延伸部８６の根元には、受熱プレート６０からの熱をより多く吸収するための肥大部８６ａが設けられている。

変形例においても、内側熱伝導ルート及び外側熱伝導ルートが形成される。具体的には、受熱プレート６０の中央部→後方延伸プレート６２→外側延伸部８６、上側フレーム８２、及び下側フレーム８４のルートが内側熱伝導ルートとなり、受熱プレート６０の左右両端部→外側延伸部８６、上側フレーム８２、及び下側フレーム８４のルートが外側熱伝導ルートとなる。中央フレーム８０は一体成型されるため、変形例においては、基本実施形態に比して、受熱プレート６０と外側延伸部８６の間、及び、後方延伸プレート６２（の左右側端）と外側延伸部８６との間に界面が存在しない。そのため、基本実施形態に比して、これらの間における熱抵抗がより低減されており、より好適にＡＳＩＣ３０の熱を後方に引くことができる。

また、外側延伸部８６は、内側を向く内側面８６ｂを有しており、後方延伸プレート６２の上側面と内側面８６ｂとによって溝８６ｃが形成される。同様に、後方延伸プレート６２の下側面と内側面８６ｂとによっても溝８６ｄが形成される。超音波プローブ１０の組み立て時において、溝８６ｃあるいは溝８６ｄ内にコネクタ４２を配置して位置決めすることができるため、溝８６ｃ及び溝８６ｄは組み立てを容易にするという効果を奏する。

以下、フランジ５２の詳細について説明する。図８（ａ）にはフランジ５２の斜視図が、図８（ｂ）にはフランジ５２の垂直断面図が示されている。

上述の通り、フランジ５２は熱伝導フレームの後方に配置され、熱伝導フレームが吸収した熱をさらに後方へ伝播させるものである。

フランジ５２は、熱伝導フレーム同様、熱伝導率の高い物質で形成される。特に、ケーブルブーツ２２（図１〜図２参照）よりも熱伝導率の高い物質で形成される。本実施形態では、フランジ５２はアルミニウムによって形成される。また、フランジ５２は、ケーブルブーツ２２よりも硬い材質で形成される。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される通り、フランジ５２は、熱伝導フレームに接触して熱伝導フレームから熱を受ける受熱板１００を有する。本実施形態では、受熱板１００の前側面１００ａの形状は、熱伝導フレーム１１０の後側面１１０ａの形状に応じて円形となっている。受熱板１００の中央には円形の孔が設けられている。

フランジ５２は、受熱板１００の後側面から後方へ伸びる挿入部１０２を有している。本実施形態においては、挿入部１０２は円筒形状であり、受熱板１００に設けられた孔の縁に沿って立接されている。円筒形状の挿入部１０２を貫通する孔と受熱板１００に設けられた孔が連通して孔１０４を形成する。孔１０４にはケーブル２０が挿通される。

図９は、熱伝導フレーム１１０、フランジ５２、及びケーブルブーツ２２の位置関係を示す図である。フランジ５２が有する受熱板１００の前側面１００ａが、熱伝導フレーム１１０の後側面１１０ａに当接される。前側面１００ａは、熱伝導フレーム１１０から熱をより吸収するために、熱伝導フレーム１１０の後側面１１０ａの全部と接触するよう、少なくとも後側面１１０ａよりも大きい面積を有しているのが好ましい。

フランジ５２の挿入部１０２は、ケーブルブーツ２２内に挿入される。図９に示される通り、ケーブルブーツ２２は、その前側面に開口を有するフランジ用穴２２ａを有しており、挿入部１０２はフランジ用穴２２ａに挿入される。さらに、ケーブルブーツ２２には、フランジ用穴２２ａの底部からケーブルブーツ２２の後側面まで貫通する孔２２ｂが設けられている。孔２２ｂにはケーブル２０が挿通される。

ケーブルブーツ２２は樹脂などで形成されるのが一般的であり、その熱伝導率はあまり高くはないところ、少なくともケーブルブーツ２２よりも熱伝導率の高い挿入部１０２がケーブルブーツ２２内まで挿入されることで、熱伝導率の高い部材をより後方まで延ばすことができる。これにより、熱伝導フレーム１１０からの熱がより後方へ伝播される。

図１０は、図６に示された超音波プローブの垂直断面図の後部拡大図である。フランジ５２の受熱板１００は、その前側面１００ａが熱伝導フレーム１１０の後側面１１０ａに密着した状態でプローブケース内の最後部に収められる。さらに、挿入部１０２がケーブルブーツ２２内に挿入されつつ受熱板１００から後方へ伸びるから、挿入部１０２は、プローブケースの後側面に開口を有する円形の孔１１２（これは切り欠き１６ａ及び１８ａ（図３参照）により形成される）の内側領域まで進入する。本実施形態では、挿入部１０２がプローブケースの後側面まで延びている。熱をより後方へ引くという観点からは、挿入部１０２はできるだけ長い距離ケーブルブーツ２２内に挿入されるのが好ましい。しかし、フランジ５２は金属であり剛体であるため、挿入部１０２があまりに長いと、それによりケーブル２０が撓み難くなり、超音波プローブ１０が取り回し難くなる。したがって、挿入部１０２のケーブルブーツ２２への挿入量は、後方へ引かれる熱量とケーブル２０の取り回し安さを考慮して決定される。

本実施形態では、ケーブル２０は、その外皮ごとフランジ５２の孔１０４に挿通され、孔１０４の内側面とケーブル２０の外皮とが接触した状態となっているが、ケーブル２０の外皮を剥がし、グラウンドシースが剥き出された状態においてケーブル２０を孔１０４に挿通し、孔１０４の内側面とグラウンドシースを接触させるようにしてもよい。これにより、受熱板１００が受け挿入部１０２により後方へ引かれた熱をグラウンドシースに伝播させることが可能になり、グラウンドシースによって熱をさらに後方へ伝播させることができる。

また、上述のように、フランジ５２はケーブルブーツ２２よりも硬い材質で形成されるため、ケーブル２０を保護する保護機能も発揮する。特に、上述のようにフランジ５２の挿入部１０２は、プローブケースの最後部に設けられた孔１１２の内側領域まで進入しているから、ケーブル２０が曲げられたり、あるいは引っ張られたりした時におけるケーブル２０の超音波プローブ１０への接続部分にかかる負荷を低減することができる。

１０ 超音波プローブ、１２ 音響レンズ、１４ 前側ケース、１６ 上側ケース、１８ 下側ケース、２０ ケーブル、２２ ケーブルブーツ、２２ａ フランジ用穴、２２ｂ，１０４，１１２ 孔、２６ 送受波ユニット、２８ 中継基板、３２，８０ 中央フレーム、３４，８２ 上側フレーム、３４ａ，３６ｃ，６０ａ，１００ａ 前側面、３４ｂ，３６ｅ，１１０ａ 後側面、３６，８４ 下側フレーム、３６ａ，８６ｃ，８６ｄ 溝、３６ｂ，６２ａ，８６ａ 肥大部、３６ｄ 棚部、４０，４４ 接触部、４２ コネクタ、４６ 線材、４８ グラウンドシース線、５０ ビス、５２ フランジ、６０ 受熱プレート、６０ｂ 平坦面、６０ｃ 凹部、６２ 後方延伸プレート、６２ｂ 斜面、６４ 中空部分、７０ 実線矢印、７２ 破線矢印、８６ 外側延伸部、８６ｂ 内側面、１００ 受熱板、１０２ 挿入部、１１０ 熱伝導フレーム。

Claims (5)

1. 電子回路の後方に配置され、前記電子回路からの熱を受ける受熱ブロックと、
   前記受熱ブロックに連なり、前記受熱ブロックの後側面中央部から後方に伸びる内側熱伝導体と、
   前記受熱ブロックの後側面端部に連結される端部を有し、前記後側面端部から後方に伸び、且つ、前記内側熱伝導体の左右側端に連結された、中空形状の外側熱伝導体と、
   前記外側熱伝導体を包み込み、前記外側熱伝導体からの熱を放熱するケースと、
   を備え、
   前記受熱ブロックから前記内側熱伝導体を経て前記外側熱伝導体へと熱が伝わる内側熱伝導経路、及び、前記受熱ブロックから前記外側熱伝導体へと直接熱が伝わる外側熱伝導経路が形成された、
   ことを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記内側熱伝導体の前記受熱ブロック側の端部、及び、前記外側熱伝導体の前記端部の少なくとも一方が肥大している、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 少なくとも前記外側熱伝導体を覆う部分において、前記ケースの厚さが均一である、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
4. 前記外側熱伝導体は、前記内側熱伝導体の左右側端を挟み込む挟み込み部分を有する、
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
5. 前記受熱ブロックと前記内側熱伝導体とが一体成型体を構成する、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波プローブ。