[發(fā)明專利]超聲波探針

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010178071.2
• 申請(qǐng)日: 2010-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN101884550A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 四方浩之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): A61B8/00
• 分類號(hào): A61B8/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張斯盾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置使用的超聲波探針，特別是涉及具有基于柔性線纜內(nèi)的液體循環(huán)的強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)的超聲波探針。

背景技術(shù)

超聲波探針可拆裝地安裝在通過超聲波將被檢測體的內(nèi)部狀態(tài)畫像化的超聲波診斷裝置上。超聲波探針具備包括與患者體表面接觸的前端部在內(nèi)的手柄部和與手柄部連接的線纜以及將線纜和超聲波診斷裝置連接的連接器部。為了操作者能夠進(jìn)行手柄部的自由操作，線纜通常使用長度約2m程度的柔性線纜。

在陣列型超聲波探針，尤其是將振子二維排列的超聲波探針(二維陣列探針)中，通過幾千個(gè)振子進(jìn)行發(fā)送接收。近年，也有通過設(shè)置在二維陣列探針的手柄部內(nèi)的電子回路來進(jìn)行該發(fā)送接收功能的一部分的探針。即，有超聲波診斷裝置進(jìn)行的發(fā)送功能和接收功能的一部分由組裝在探針內(nèi)部的電子回路進(jìn)行的探針。

為了進(jìn)行手柄部內(nèi)的電子回路和超聲波診斷裝置主體之間的信號(hào)的發(fā)送接收、電源、控制信號(hào)的授受，在柔性線纜內(nèi)通過多個(gè)電信號(hào)線。作為電信號(hào)線，除用于電源、控制信號(hào)的雙扭線以外，還包括用于超聲波發(fā)送接收信號(hào)的極細(xì)同軸線。電信號(hào)線通常外徑為0.3mm程度，通過200根以上。電信號(hào)線被相互捻在一起，作為線纜整體的截面被調(diào)整為圓形，由屏蔽件和外罩覆蓋。

探針的電子回路作為集成電路(IC)被封裝在手柄部內(nèi)的基板上。若進(jìn)行超聲波的發(fā)送接收，則手柄部內(nèi)的IC因電力消耗產(chǎn)生幾瓦(1～2W)的熱。雖然產(chǎn)生的熱的一部分從探針外殼散出，但是，一部分向探針前端部傳遞。因?yàn)樵谔结樓岸瞬糠庋b著超聲波振子，所以，在超聲波發(fā)送時(shí)振子也發(fā)熱。振子的發(fā)熱基于壓電體的變換損失的量、對(duì)背面負(fù)荷材料的聲輻射能以及聲透鏡內(nèi)的超聲波的吸收衰減。其結(jié)果為，與患者接觸的探針前端部的溫度上升到將來自IC的傳熱量和振子的發(fā)熱量相加的量。

因?yàn)樘结樓岸瞬康臏囟壬仙蔀樗佑|的患者的低溫燙傷的原因，所以，國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC60601)中，對(duì)超聲波探針前端部的溫度上升規(guī)定了一定的上限。雖然振子的發(fā)熱與向生物體內(nèi)輻射的聲能成比例，但是，IC的發(fā)熱由與發(fā)送能成比例的成分和主要因發(fā)送接收回路的偏壓電流而總是一定的成分構(gòu)成。

通常，為了將患者接觸部保持在一定的溫度以下，限制發(fā)送脈沖的波高值(發(fā)送電壓)，控制振子的消耗電力。在手柄部內(nèi)含有電子回路(IC)的二維陣列探針中，因?yàn)榇嬖趤碜允直績?nèi)的IC的發(fā)熱，所以，為了使患者接觸部在一定溫度以下，與不含電子回路的通常的探針的情況相比，有必要為更低的發(fā)送電壓。若降低發(fā)送電壓，則向生物體輻射的聲波的聲壓降低，將來自生物體內(nèi)的反射回聲轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的接收電壓波形也變小，S/N比降低。另外，因?yàn)榕c發(fā)送聲壓的平方成比例的高次諧波成分的產(chǎn)生比也減小，所以，難以進(jìn)行因高次諧波接收而產(chǎn)生的畫質(zhì)改善。

為了避免這種情況，提出了具有使冷卻液在封裝IC的手柄部內(nèi)循環(huán)，強(qiáng)制進(jìn)行IC的冷卻的強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)的超聲波探針(例如，參照日本特開2003-38485號(hào)公報(bào))。該強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)使泵內(nèi)置在超聲波診斷裝置主體或超聲波探針的連接器部，使冷卻液通過配置在線纜部的兩根中空管一直循環(huán)到手柄部。即，如圖5所示，兩根中空管中的一根是用于從連接器部向手柄部輸送冷卻液的冷卻去路，另一根是用于從手柄部向連接器部輸送冷卻液的冷卻歸路。

因?yàn)槿粼谑直课諢岵⒁恢毖h(huán)到連接器部的冷卻液未加改變地被再次輸送到手柄部，則針對(duì)手柄部內(nèi)的IC的冷卻效率惡化，所以，在再循環(huán)到手柄部之前，需要散熱。通常，在連接器部內(nèi)設(shè)置散熱器以及散熱翅片，再有，根據(jù)需要設(shè)置空冷風(fēng)扇、散熱口，向連接器部外進(jìn)行熱發(fā)散。或者在與超聲波診斷裝置連接的連接器部設(shè)置熱接觸體，通過直接將熱向熱容量大的超聲波診斷裝置主體傳遞來進(jìn)行排熱。

作為循環(huán)冷卻液的流路使用的部件通常是由尿烷樹脂、氟樹脂構(gòu)成的橡膠管路或塑料管路，其內(nèi)徑根據(jù)所需要的冷卻液的流量和裝備在連接器部內(nèi)的泵的排出能力為的程度。為將手柄部操作到各種各樣的位置、角度，進(jìn)行各種各樣的診斷，線纜部必須柔軟。即，存在與手柄部的操作相應(yīng)，線纜部屈曲變形的情況。因此，若管路的強(qiáng)度不足，則存在伴隨著線纜部的變形，管路擠壞，不能確保循環(huán)冷卻液的流量，患者接觸部的溫度上升的可能性。

為了避免這種情況，通常有必要使管路壁厚在約1mm以上。因此，管路的外徑為的程度。具有這種程度的外徑的管路作為去路以及歸路在線纜部內(nèi)通過兩根。