JP2013144063A

JP2013144063A - 超音波ユニット、超音波内視鏡、および超音波ユニットの製造方法

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Publication number: JP2013144063A
Application number: JP2012006300A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Inui; 智史乾
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-07-25

Abstract

【課題】製造が容易な超音波ユニット３０を提供する。
【解決手段】超音波ユニット３０は、第１の主面６０ＳＡに超音波を送受信する送受信部６１が形成された複数の超音波エレメント６０と、複数の凹部２２のそれぞれに超音波エレメント６０が嵌合されているバッキングシート２１と、バッキングシート２１が外周面に接合された円筒形の中空部材２５とを含む保持部材２０と、超音波エレメント６０の信号を伝送するケーブル８０と、を具備する。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の超音波エレメントが円筒状の保持部材の外周面に配設されている超音波ユニット、前記超音波ユニットを具備する超音波内視鏡、および、前記超音波ユニットの製造方法に関する。

被検物に超音波を照射し、エコー信号から体内の状態を画像化して診断する超音波診断法が普及している。超音波診断法に用いられる超音波診断装置の１つに超音波内視鏡がある。超音波内視鏡は、体内へ挿入される挿入部の先端部に超音波ユニットが配設されている。超音波ユニットは電気信号を超音波に変換し体内へ送信し、また体内で反射した超音波を受信して電気信号に変換する機能を有する。

超音波ユニットには超音波振動子として、圧電セラミックス材料（例えばＰＺＴ：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた圧電型超音波振動子、またはＭＥＭＳ技術を用いて製造される静電容量型超音波振動子（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer：ｃ−ＭＵＴ）が使用されている。

特表２０１１−５０５２０６号公報に開示されているように、電子走査式超音波ユニットは、広範囲の超音波画像を取得するために、それぞれが所定方向に超音波を放射する多数の超音波エレメントを有する。超音波ユニットの製造時には多数の微細な超音波エレメントを所定間隔で円筒状に配設する必要がある。しかし、例えば数百個の超音波エレメントを精度良く配設するのは容易ではなかった。

特表２０１１−５０５２０６号公報

本発明の実施形態は、製造が容易な超音波ユニット、製造が容易な超音波内視鏡、および製造が容易な超音波ユニットの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の超音波ユニットは、第１の主面に超音波を送受信する送受信部が形成された複数の超音波エレメントと、少なくとも一部の外周面が、複数の凹部のある円筒状であり、それぞれの前記凹部に超音波エレメントが嵌合されている保持部材と、前記超音波エレメントの信号を伝送するケーブルと、を具備する。

また本発明の別の実施形態の超音波内視鏡は、第１の主面に超音波を送受信する送受信部が形成された複数の超音波エレメントと、少なくとも一部の外周面が、複数の凹部のある円筒状であり、それぞれの前記凹部に超音波エレメントが嵌合されている保持部材と、前記超音波エレメントの信号を伝送するケーブルと、を有する超音波ユニットを具備する。

また本発明の別の実施形態の超音波ユニットの製造方法は、超音波を送受信する送受信部が形成された複数の超音波エレメントを作製する工程と、複数の凹部のある平板状の可撓性部材を作製する工程と、前記可撓性部材のそれぞれの前記凹部に超音波エレメントを嵌合する工程と、前記複数の超音波エレメントが嵌合された前記可撓性部材を少なくとも一部の外周面が円筒状の中空部材の前記外周面に接合する工程と、を具備する。

本発明の実施形態によれば、製造が容易な超音波ユニット、製造が容易な超音波内視鏡および製造が容易な超音波ユニットの製造方法を提供することが可能となる。

第１実施形態の超音波内視鏡を説明するための外観図である。第１実施形態の超音波内視鏡の先端部を説明するための斜視図である。第１実施形態の超音波内視鏡の先端部の超音波ユニットを説明するための斜視図である。第１実施形態の超音波ユニットの超音波エレメントを説明するための斜視図である。第１実施形態の超音波ユニットの構造を説明するための部分分解断面図である。第１実施形態の超音波ユニットの製造方法を説明するためのフローチャートである。第１実施形態の超音波ユニットの製造方法を説明するための部分分解斜視図である。第１実施形態の超音波ユニットの製造方法を説明するための断面図である。第１実施形態の変形例の超音波ユニットを説明するための斜視図である。第２実施形態の超音波ユニットの製造方法を説明するための部分分解斜視図である。第２実施形態の超音波ユニットを説明するための、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った分解断面図である。第２実施形態の超音波ユニットを説明するための断面図である。第２実施形態の変形例の超音波ユニットの構造を説明するための斜視図である。第２実施形態の変形例の超音波ユニットの構造を説明するためのフレキシブル配線板の平面図である。第３実施形態の超音波ユニットの製造方法を説明するための分解断面図である。第４実施形態の超音波内視鏡の先端部を説明するための斜視図である。第４実施形態の超音波ユニットの構造を説明するための部分分解斜視図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して第１実施形態の超音波ユニット３０、超音波ユニット３０の製造方法および超音波ユニット３０を有する超音波内視鏡２（以下、「超音波ユニット等」という）について説明する。なお、図はいずれも説明のための模式図であり、構成要素の数、大きさ、および大きさ等の比率等は実際とは異なる。

＜超音波内視鏡の構成＞
図１に示すように、超音波内視鏡２は、超音波観測装置３およびモニタ４とともに超音波内視鏡システム１を構成する。超音波内視鏡２は、体内に挿入される細長の挿入部１１と、挿入部１１の基端に配された操作部１２と、操作部１２の側部から延出したユニバーサルコード１３とを具備する。

ユニバーサルコード１３の基端部には、光源装置（不図示）に接続されるコネクタ１４Ａが配設されている。コネクタ１４Ａからは、カメラコントロールユニット（不図示）にコネクタ１５Ａを介して着脱自在に接続されるケーブル１５と、超音波観測装置３にコネクタ１６Ａを介して着脱自在に接続されるケーブル１６と、が延出している。超音波観測装置３にはモニタ４が接続される。

挿入部１１は、先端側から順に、先端硬性部（以下、「先端部」という）１７と、先端部１７の後端に位置する湾曲部１８と、湾曲部１８の後端に位置して操作部１２に至る細径かつ長尺で可撓性を有する可撓管部１９と、を連設して構成されている。そして、先端部１７の先端側には超音波ユニット３０が配設されている。

操作部１２には、湾曲部１８を所望の方向に湾曲制御するアングルノブ１２Ａと、送気および送水操作を行う送気送水ボタン１２Ｂと、吸引操作を行う吸引ボタン１２Ｃと、後述する体内に導入する穿刺針等を有する処置具の入り口となる処置具挿入口１２Ｄ等と、が配設されている。

そして、図２に示すように、超音波内視鏡２の超音波ユニット３０が配設された先端部１７には、照明光学系を構成する照明用レンズカバー３１と、観察光学系の観察用レンズカバー３２と、後述するように穿刺針５（図１６参照）等の処置具が突出する鉗子口３３と、図示しない送気送水ノズルと、が配設されている。

＜超音波ユニットの構成＞
次に、図３、図４および図５を用いて、超音波ユニット３０の構成について説明する。

図３に示すように、超音波ユニット３０は、複数の平面視略矩形の超音波エレメント６０と、複数の超音波エレメント６０が外周面に接合された保持部材２０と、を有する超音波アレイ６０Ｍと、それぞれの超音波エレメント６０と導線８１Ａ、８１Ｂが接続されており信号を伝送するケーブル８０と、を具備する。

図４に示すように、超音波を送受信する基本単位である超音波エレメント６０は、第１の主面６０ＳＡと、第１の主面６０ＳＡと対向する第２の主面６０ＳＢと、を有する。そして、超音波エレメント６０の第１の主面６０ＳＡの略中央部には超音波を送受信する送受信部６１が形成されており、第１の主面６０ＳＡの両端部には外部電極６２Ａ、６２Ｂが配設されている。図３に示すように、外部電極６２Ａ、６２Ｂは、それぞれケーブル８０の導線８１Ａ、８１Ｂと接続される。なお、以下、例えば、外部電極６２Ａ、６２Ｂの、それぞれを外部電極６２という。外部電極６２Ａはケーブル８０を介して超音波観測装置３の電圧信号発生部（不図示）の駆動電位側と接続されている。一方、外部電極６２Ｂは、グランド電位となる。

すなわち、ケーブル８０は、先端部１７と、湾曲部１８と、可撓管部１９と、操作部１２と、ユニバーサルコード１３と、ケーブル１６と、に挿通され、コネクタ１６Ａを介して、超音波観測装置３と接続されている。

送受信部６１には、複数の静電容量型の超音波セル１０がマトリックス状に配置されている。なお、図４では一部の超音波セル１０のみを模式的に示している。超音波セル１０は、メンブレンを構成する上部電極が、キャビティ（空隙部）を介して下部電極と対向配置している。外部電極６２Ａは複数の超音波セル１０の下部電極の共通電極であり、外部電極６２Ｂは複数の超音波セル１０の上部電極の共通電極である。

図５に示すように、超音波アレイ６０Ｍは、円筒形の保持部材２０の外周面に、複数の平面視矩形の超音波エレメント６０が、長辺が平行に所定間隔で円筒状に配置されたラジアル型振動子群である。

保持部材２０は、可撓性部材である弾性部材からなるバッキングシート２１と、バッキングシート２１が外周面に接合された円筒形の中空部材２５と、を含む。超音波エレメント６０はバッキングシート２１の凹部２２に嵌合され、第２の主面６０ＳＢは、凹部２２の底面に接着層２４を介して接合されている。

すなわち、凹部２２の平面視寸法は、超音波エレメント６０の平面視寸法と略同一であり、凹部２２の深さは、超音波エレメント６０の厚さと略同一である。

後述するように、超音波アレイ６０Ｍは、凹部２２に超音波エレメント６０を嵌合した平面状のバッキングシート２１を、中空部材２５の外周面に沿って曲げながら接合することにより作製される。このため、円筒状のバッキングシート２１には継ぎ目線２１Ｓがある。

バッキングシート２１は、超音波エレメント６０の配設位置を規定するだけでなく、不要な超音波を減衰する機能を有している。

＜超音波ユニットの動作＞
次に、超音波ユニット３０の動作について簡単に説明する。

超音波発生時には、電圧信号発生部は駆動電圧信号を外部電極６２Ａを介して下部電極に印加する。下部電極に電圧が印加されると、グランド電位の上部電極は静電力により下部電極に引き寄せられるため、上部電極を含むメンブレンは変形する。そして下部電極へ印加された電圧がなくなると、メンブレンは弾性力により元の形に回復する。このメンブレンの変形／回復により超音波が発生する。

一方、超音波受信時には、受信した超音波エネルギーにより上部電極を含むメンブレンが変形する。すると上部電極と下部電極との距離が変化するため、その間の静電容量が変化する。すると超音波観測装置３の容量信号検出部（不図示）に容量変化にともなう電流が流れる。すなわち、受信した超音波エネルギーが容量信号に変換される。

＜超音波ユニットの製造方法＞
次に図６のフローチャートを用いて、超音波ユニット３０の製造方法について説明する。

＜ステップＳ１０＞
図４に示した、第１の主面６０ＳＡの略中央部に形成された超音波を送受信する送受信部６１と、第１の主面６０ＳＡの端部に配設された外部電極６２と、を有する複数の静電容量型の超音波エレメント６０がＭＥＭＳ技術を用いて作製される。

超音波エレメント６０は、ウエハプロセスにより一括して多数個を作製することができる。ウエハプロセスでは、多数の超音波エレメント６０が形成されたウエハが切断工程において、個々の超音波エレメント６０に分離される。

＜ステップＳ１１＞
表面に複数の凹部２２のあるバッキングシート２１が作製される。バッキングシート２１の材料は、例えばアルミナ粉末入りのエポキシ樹脂を硬化させたものが用いられる。なお、バッキングシート２１の材料としては、エポキシ系、シリコン系、ポリイミド系、ポリエーテルイミド、ＰＥＥＫ、ウレタン系、もしくはフッ素系等の樹脂またはクロロプレンゴム、プロピレン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ウレタン系ゴム、シリコーンゴムまたはフッ素系ゴム等のゴムを用いてもよく、さらに、前記樹脂または前記ゴムに、タングステン等の金属またはアルミナ、ジルコニア、シリカ、酸化タングステン、圧電セラミックス粉、もしくはフェライト等のセラミックス、ガラス、または樹脂等の粉体、繊維、もしくは中空の粒子などで形成された単一または複数の物質もしくは形状のフィラーを混合したものを用いてもよい。

凹部２２は、接合される超音波エレメント６０の数と同数が形成され、超音波エレメント６０を円筒状に配列したときに、等間隔で均等に並ぶように、精度良く、所定のピッチで形成されている。凹部２２は、例えば、金型による成形法または研削加工法により形成される。

＜ステップＳ１２＞
図７に示すように、超音波エレメント６０が、平面状のバッキングシート２１の凹部２２に嵌合され、接着層２４を介して接合される。

接着層２４は、例えば、シランカップリング剤を１〜２％含むエポキシ系接着剤を好ましく用いることができる。ここで、接着層２４の厚さは、音響整合性の観点から、送受信する超音波の中心周波数の波長λの１０％以下が好ましく、特に好ましくは１％以下である。例えば、周波数５ＭＨｚ、接着層２４の音速が２６００ｍ／ｓのとき、λ＝５２０μｍであるため、接着層２４の厚さは、５２μｍ以下が好ましく、特に好ましくは５．２μｍ以下である。なお、接着層２４の厚さの下限は、接合信頼性をの観点から、波長λの０．０１％以上、すなわち０．０５２μｍ以上が好ましい。

なお、超音波を送受信するときの効率低下を防ぐために、超音波エレメント６０の送受信部６１の表面と、バッキングシート２１の表面とは段差なく同一面にあることが好ましい。このため、凹部２２の深さは、超音波エレメント６０の厚さと略同一であるが、接着層２４の厚さを考慮して設定される。

ウエハプロセスにより作製した複数の超音波エレメント６０を切断工程において、完全に分離しないで、複数の超音波エレメント６０からなるエレメント群の状態でバッキングシート２１と嵌合させてもよい。例えば、ウエハ状態の複数の超音波エレメント６０を覆うレジスト膜を配設し、レジスト膜を残して切断することで、複数の超音波エレメント６０がレジスト膜により連結されたエレメント群が作製される。エレメント群として、バッキングシート２１の凹部２２に嵌合した後に、レジスト膜を除去することで、位置決め精度を維持した状態で、複数の超音波エレメントを一括して精度良く配設することができる。

＜ステップＳ１３＞
バッキングシート２１の凹部２２に嵌合した超音波エレメント６０の外部電極６２に、ケーブル８０の導線８１が接続される。接続には、例えば、はんだ接合を用いる。

なお、外部電極６２と導線８１とは直接、接合されている必要はない。すなわち、この段階では、外部電極６２には中継導線を接続し、後の工程で、例えば、中継配線板を介して導線８１と接続してもよい。

＜ステップＳ１４＞
図８に示すように、複数の超音波エレメント６０が嵌合された平面状のバッキングシート２１が、超音波エレメント６０の第１の主面６０ＳＡが外面になるように、丸めながら、円筒状の中空部材２５の外周面に接合される。すると、複数の超音波エレメント６０は、自動的に、円筒状の外周面に正確に所定位置に配設される。接合には、例えば接着層２４と同様の接着剤が用いられる。

なお、バッキングシート２１を接合後に、中空部材２５の内周の空洞部には樹脂封止材等を充填して導線８１およびケーブル８０を固定しておくことが好ましい。

すでに説明したように、多数の超音波エレメント６０を正確に曲面の所定位置に配設することは容易ではない。しかし、超音波ユニット３０では、超音波エレメント６０を平面状のバッキングシート２１の凹部２２に嵌合させた後に、バッキングシート２１を中空部材２５の外周面に巻き付けることで、簡単に正確に所定位置に配設することができるため、製造が容易である。

すなわち、バッキングシート２１の複数の凹部２２を、超音波エレメント６０が嵌合する大きさ、および所定のピッチとし、それぞれ凹部２２に超音波エレメント６０を嵌合させることで、高精度の位置決めを容易に行うことができる。また、ケーブル８０と接続された超音波エレメント６０と一体となったバッキングシート２１を円筒形に丸めることで、複数の超音波エレメント６０が所定のピッチで精度良く円筒状に配設された電子走査型の超音波ユニット３０を従来に比べて少ない工数で作製することができる。

また、曲面に配設された超音波エレメント６０の外部電極６２に導線８１を接続する工程は繁雑であるが、超音波ユニット３０では、平面状のバッキングシート２１に接合された状態の超音波エレメント６０の外部電極６２に導線８１を接続するため、製造が容易である。

なお、以上の実施形態は静電容量型のＭＥＭＳ技術により作製される超音波ユニット３０および超音波内視鏡２を例に説明した。これは静電容量型の超音波ユニットは特に小型化に適しているため、本発明の効果が顕著であるためである。しかし、後述するように、ＰＺＴ、その他の圧電セラミックスを用いた圧電型の超音波ユニットおよび超音波内視鏡においても本発明が同様の効果を有することは明らかである。

＜第１実施形態の変形例＞
図９に示すように、第１実施形態の変形例の超音波ユニット３０Ａおよび超音波内視鏡２Ａは、超音波エレメント６０の複数の外部電極６２Ｂを１本の導線８１Ｂと接続している。平面状のバッキングシート２１の凹部２２に嵌合した、複数の超音波エレメント６０の外部電極６２Ｂは直線状に配列している。このため、複数の外部電極６２Ｂは、１本の短絡線８１Ｂ１により短絡されている。そして、短絡線８１Ｂ１は１本の導線８１Ｂと接続されている。すなわち、複数の外部電極６２Ｂは全て同じグランド電位であるため、導線８１Ｂとの接続を共通化することができる。

短絡線８１Ｂ１は少なくとも１箇所で、グランド線である１本の導線８１Ｂと接続されていればよいが、複数の導線８１Ｂと接続されていてもよい。ケーブル８０が同軸ケーブルの場合にはシールド線を導線８１Ｂに用いる。

短絡線８１Ｂ１は、線状またはリボン状のアルミニウムまたは銅等の導体からなり、超音波または加熱等の公知の方法により外部電極６２Ｂと接続される。または、アルミニウムまたは銅等の導体からなる導電膜を、例えばメタルマスクを介して成膜することで短絡線８１Ｂ１を形成してもよい。上記導電膜は、スパッタ法、蒸着法またはめっき法により成膜できる。

超音波ユニット３０Ａおよび超音波内視鏡２Ａは、超音波ユニット３０等が有する効果を有し、さらに、複数の外部電極６２Ｂを、それぞれ、導線８１Ｂと接続する必要がないため、製造がより容易である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の超音波ユニット３０Ｂおよび超音波内視鏡２Ｂ等について説明する。超音波ユニット３０Ｂ等は、超音波ユニット３０等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図１０、図１１および図１２に示すように、超音波ユニット３０Ｂでは、保持部材２０Ｂが、凹部２２Ｂが形成されたフレキシブル配線板２３と、バッキングシート２１Ｂと、円筒形の中空部材２５と、を有する。フレキシブル配線板２３の凹部２２Ｂの底面には開口２９が形成されている。言い換えれば、フレキシブル配線板２３の凹部２２Ｂの一部は貫通孔である。開口２９の大きさは、超音波エレメント６０の送受信部６１の大きさと略同じ大きさである。

第１実施形態の超音波ユニット３０では、超音波エレメント６０は第２の主面６０ＳＢが接着層２４を介して凹部２２の底面と当接するように嵌合されていた。これに対して、本実施形態の超音波ユニット３０Ｂでは、超音波エレメント６０は第１の主面６０ＳＡが、凹部２２Ｂの底面と当接するように嵌合されている。すなわち、超音波ユニット３０と超音波ユニット３０Ｂとでは、超音波エレメント６０の凹部への嵌合方向が１８０度、異なる。

フレキシブル配線板２３の開口２９の形成面（おもて面）２３ＳＡと対向する裏面２３ＳＢには、ケーブル電極２８が配設されており、ケーブル電極２８は内部配線２７を介して、凹部２２Ｂの底面の中継電極２６と接続されている。中継電極２６は、超音波エレメント６０が凹部２２Ｂに嵌合したときに、外部電極６２と、例えば、フリップチップ実装方式により接続される。

すなわち、第１の主面６０ＳＡに外部電極６２を有する超音波エレメント６０が、送受信部６１に対応した開口２９が形成された凹部２２Ｂの底面に、第１の主面６０ＳＡが当接するように嵌合している保持部材２０Ｂが、凹部２２Ｂの底面に外部電極６２と接続される中継電極２６を有するフレキシブル配線板２３と、超音波エレメント６０の第２の主面６０ＳＢおよびフレキシブル配線板２３の裏面２３ＳＢが接合された超音波を減衰するバッキングシート２１Ｂと、円筒形の中空部材２５と、を有する。そして、フレキシブル配線板２３が、さらに、ケーブル８０が接続されるケーブル電極２８と、中継電極２６とケーブル電極２８とを接続する内部配線２７と、を有する。

なお、ケーブル８０を接続するために、フレキシブル配線板２３の裏面２３ＳＢのケーブル電極形成領域の表面にはバッキングシート２１Ｂは接合されていない。

超音波ユニット３０Ｂ等は、超音波ユニット３０等と同じ効果を有する、すなわち、超音波エレメント６０の送受信部６１の大きさおよび位置に対応した開口２９のある、超音波エレメント６０を支持するように形成された凹部２２Ｂによって、容易にかつ高精度に超音波エレメント６０の位置決めを行うことができる。また、超音波エレメント６０を嵌合した後、フレキシブル配線板２３の裏面２３ＳＢにバッキングシート２１Ｂを接合し、超音波エレメント６０と一体となったフレキシブル配線板２３とともにバッキングシート２１Ｂを中空部材２５の外周で円筒形に丸めることによって、超音波エレメント６０が所定のピッチで精度良く円筒状に配設された電子走査型の超音波ユニット３０Ｂを、従来に比べて少ない工数で作製することができる。

さらに、超音波ユニット３０Ｂは、超音波エレメント６０の嵌合（位置決め／配設）と同時に超音波エレメント６０への電気的接続が行われるため、製造工程が簡略である。また、第１実施形態の超音波ユニット３０は、超音波エレメント６０の送受信部６１と同じ第１の主面６０ＳＡの外部電極６２に導線８１を接続しているために、外径が大きくなっていた。これに対して、第２の実施形態の超音波ユニット３０Ｂは、導線８１がフレキシブル配線板２３の裏面２３ＳＢのケーブル電極２８と接続されているため、超音波エレメント６０よりも外径が小さい。

＜第２実施形態の変形例＞
図１３および図１４に示すように、第２実施形態の変形例１の超音波ユニット３０Ｃおよび超音波内視鏡２Ｃでは、フレキシブル配線板２３Ｃが、複数の外部電極６２Ｂとそれぞれ接続された複数の中継電極２６Ｂからの複数の内部配線２７Ｂを、を１本の内部配線２７Ｂ１により短絡し、１個のケーブル電極２８Ｂと接続している。そして、１個のケーブル電極２８Ｂを１本の導線８１Ｂと接続している。すなわち、複数の外部電極６２Ｂは全て同じグランド電位であるため、導線８１Ｂとの接続を共通化している。一方、駆動電位の中継電極２６Ａには、それぞれ導線８１Ａが接続されている。

超音波ユニット３０Ｃおよび超音波内視鏡２Ｃは、超音波ユニット３０Ｂ等が有する効果を有し、さらに複数の外部電極６２Ｂを、それぞれの導線８１Ｂと接続する必要がないため、製造がより容易である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の超音波ユニット３０Ｄおよび超音波内視鏡２Ｄ等について説明する。超音波ユニット３０Ｄ等は、超音波ユニット３０Ｂ等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図１５に示すように、第３実施形態の超音波ユニット３０Ｄの超音波エレメント６０Ｄは、第１の主面６０ＳＡに送受信面６１Ｄと外部電極６２Ａとを有し、第２の主面６０ＳＢに外部電極６２Ｂを有する。超音波エレメント６０Ｄは、例えば、ＰＺＴ、または、その他の圧電セラミックスを用いた圧電型の振動子である。なお、ＭＥＭＳ技術を用いた静電容量型の超音波エレメントであっても、貫通配線を介して第２の主面６０ＳＢに外部電極６２Ｂを配設することで、超音波エレメント６０Ｄと同様の構造を作製することができる。

そして、開口２９のある凹部２２Ｂが形成されたフレキシブル配線板２３Ｄと、バッキングシート２１Ｂと、は、中空部材２５（不図示）とともに超音波エレメント６０Ｄの保持部材を構成する。フレキシブル配線板２３Ｄは、外部電極６２Ａとフリップチップ接続される中継電極２６Ａと、内部配線２７Ａを介して中継電極２６Ａと接続されたケーブル電極２８Ａを有する。ケーブル電極２８Ａは、フレキシブル配線板２３Ｄの裏面２３ＳＢに配設されている。

凹部２２Ｂに嵌合した超音波エレメント６０Ｄの外部電極６２Ｂと、フレキシブル配線板２３Ｄのケーブル電極２８Ａとに、それぞれ導線８１が、例えば、はんだ接合される。

超音波ユニット３０Ｄおよび超音波内視鏡２Ｄでは、超音波エレメント６０Ｄの外部電極６２Ａ、６２Ｂが異なる面に配設されているが、超音波ユニット３０等と同じ効果を有する。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態の超音波ユニット３０Ｅ等について説明する。超音波ユニット３０Ｅ等は、超音波ユニット３０等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図１６に示すように超音波内視鏡２Ｅの先端部１７に配設された超音波ユニット３０Ｅは、コンベックス型振動子群である超音波アレイ６０ＭＥを有する。超音波ユニット３０Ｅは、鉗子口３３から突出する穿刺針５を含む平面を走査する。

図１７に示すように、超音波ユニット３０Ｅの超音波アレイ６０ＭＥの保持部材２０Ｅは、一部の外周面が、複数の凹部２２のある円筒状である。そして、保持部材２０Ｅは、複数の凹部２２のある可撓性部材であるバッキングシート２１Ｅと、バッキングシート２１Ｅが外周面に接合された中空部材２５Ｅと、を有する。

なお、超音波エレメント６０Ｅは、一方の端部に２つの外部電極６２が形成されている。

以上の説明のように、超音波ユニット３０Ｅは、第１の主面６０ＳＡに超音波を送受信する送受信部６１が形成された、複数の超音波エレメント６０Ｅと、一部の外周面が、複数の凹部２２のある円筒状であり、それぞれの凹部２２に超音波エレメント６０Ｅが嵌合されている保持部材２０Ｅと、超音波エレメント６０Ｅの信号を伝送するケーブル８０と、を具備する。

超音波ユニット３０Ｅおよび超音波内視鏡２Ｅは超音波ユニット３０等と同様の効果を有する。同様に超音波ユニット３０Ｅの製造方法は、超音波ユニット３０の製造方法等が有する効果を有する。

また、実施形態の超音波ユニットとしては、第１実施形態等で説明したラジアル型振動子群の超音波アレイ６０Ｍと、第４実施形態で説明したコンベックス型振動子群の超音波アレイ６０ＭＥと、を有していてもよい。

なお、コンベックス型振動子群を有する超音波ユニットでも、超音波ユニット３０Ａ〜３０Ｄで示した構造を用いることで、超音波ユニット３０Ａ〜３０Ｄと同様の効果を付与することができる。

すなわち、本発明は、上述した実施形態または変形例等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変、例えば、実施形態の構成要素の組み合わせ等が可能である。

１…超音波内視鏡システム、２、２Ａ〜２Ｅ…超音波内視鏡、３…超音波観測装置、１０…超音波セル、２０…保持部材、２１…バッキングシート、２２…凹部、２３…フレキシブル配線板、２４…接着層、２５…中空部材、２６…中継電極、２７…内部配線、２８…ケーブル電極、２９…開口、３０、３０Ａ〜３０Ｅ…超音波ユニット、６０…超音波エレメント、６０Ｍ…超音波アレイ、６１…送受信部、６２…外部電極、８０…ケーブル、８１…導線

Claims

第１の主面に超音波を送受信する送受信部が形成された、複数の超音波エレメントと、
少なくとも一部の外周面が、複数の凹部のある円筒状であり、それぞれの前記凹部に超音波エレメントが嵌合されている保持部材と、
前記超音波エレメントの信号を伝送するケーブルと、を具備することを特徴とする超音波ユニット。
前記保持部材が、前記複数の凹部のある可撓性部材と、前記可撓性部材が外周面に接合された中空部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波ユニット。
前記複数の超音波エレメントが嵌合された平板状の前記可撓性部材が、前記中空部材の前記外周面に沿って接合されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波ユニット。
前記可撓性部材が、超音波を減衰する弾性部材からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波ユニット。
前記第１の主面に外部電極を有する前記超音波エレメントが、前記送受信部に対応した開口が形成された前記凹部の底面に前記第１の主面が当接するように嵌合しており、
前記可撓性部材が、前記凹部の底面に前記外部電極と接続される中継電極を有するフレキシブル配線板と、前記超音波エレメントの第２の主面および前記フレキシブル配線板と接合された超音波を減衰する弾性部材と、を含み、
前記フレキシブル配線板が、さらに、前記ケーブルが接続されるケーブル電極と、前記中継電極と前記ケーブル電極とを接続する内部配線と、を有することを特徴とする請求項３に記載の超音波ユニット。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波ユニットを具備することを特徴とする超音波内視鏡。
超音波を送受信する送受信部が形成された、複数の超音波エレメントを作製する工程と、
複数の凹部のある平板状の可撓性部材を作製する工程と、
前記可撓性部材の、それぞれの前記凹部に超音波エレメントを嵌合する工程と、
前記複数の超音波エレメントが嵌合された前記可撓性部材を、少なくとも一部の外周面が円筒状の中空部材の前記外周面に接合する工程と、を具備することを特徴とする超音波ユニットの製造方法。
前記可撓性部材を前記中空部材に接合する工程の前に、超音波エレメントを駆動するための導線を接合する工程を具備することを特徴とする請求項７に記載の超音波ユニットの製造方法。
前記可撓性部材が、超音波を減衰する弾性部材からなることを特徴とする請求項８に記載の超音波ユニットの製造方法。
前記超音波エレメントが、前記信号を送受信する外部電極を送受信部形成面に有し、
前記可撓性部材が、嵌合した前記超音波エレメントの前記送受信部が超音波を送受信できる開口部と、前記外部電極とフリップチップ接続される中継電極と、を前記凹部の底面に有し、さらに、前記ケーブルが接続されるケーブル電極と、前記中継電極と前記ケーブル電極とを接続する配線と、を有するフレキシブル配線板と、前記フレキシブル配線板と接合された超音波を減衰する弾性部材と、からなることを特徴とする請求項８に記載の超音波ユニットの製造方法。