JP2017047109A - トランスデューサユニット、トランスデューサユニットを備えた音響波用プローブ、音響波用プローブを備えた光音響装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を用いて、本実施形態の光音響波用プローブ100を説明する。図1において、99はプローブ筐体、101は半球状の支持部材、102は貫通孔、103は超音波トランスデューサユニット(以下、単にトランスデューサユニットと略すことがある)、104はケーブル、105はコネクタ、106は光源である。そして、110は静電容量型トランスデューサ(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers、以下CMUTと略す)である。図1(a)は、本実施形態に係る光音響波用プローブ100の外観の模式図、図1(b)は、光音響波用プローブ100断面を説明するための模式図である。
本実施形態では、CMUT110を備えたチップ120に対して、検出回路302を備えた回路基板160が垂直に配置されていることが大きな特徴である。図2(b)(c)を用いて、具体的な構成を説明する。
第2の実施形態は、チップ120とフレキシブルプリント配線151の接続形態に関する。それ以外は、第1の実施形態と同じである。
第3の実施形態は、チップとフレキシブルプリント配線の接続形態に関する。それ以外は、第2の実施形態と同じである。
第4の実施形態は、チップとフレキシブルプリント配線の接続形態に関する。それ以外は、第1の実施形態と同じである。
第5の実施形態は、チップを支持している部材に関する。それ以外は、第1から第4の何れかの実施形態と同じである。
第6の実施形態は、チップと回路基板を接続するフレキシブルプリント配線の構成に関する。それ以外は、第1から第5の何れかの実施形態と同じである。
第7の実施形態は、チップと回路基板を接続するフレキシブルプリント配線の構成に関する。それ以外は、第1から第6の何れかの実施形態と同じである。
第8の実施形態は、フレキシブルプリント配線の接続部に関する。それ以外は、第1から第7の何れかの実施形態と同じである。
第9の実施形態は、チップと回路基板を接続するフレキシブルプリント配線の構成に関する。それ以外は、第1から第8の何れかの実施形態と同じである。
第10の実施形態は、回路基板とシールドの構成に関する。それ以外は、第1から第9の何れかの実施形態と同じである。
第11の実施形態は、回路基板とケーブルの電気接続部に関する。それ以外は、第1から第10の何れかの実施形態と同じである。
第12の実施形態は、回路基板160とケーブル180との電気接続部に関する。それ以外は、第1から第10の何れかの実施形態と同じである。
第13の実施形態は、筺体の形状に関する。それ以外は、第1から第12の何れかの実施形態と同じである。
第14の実施形態は、筺体の形状に関する。それ以外は、第1から第12の何れかの実施形態と同じである。
本実施形態は、CMUT110の表面に配置する部材に関する。それ以外は、第1から第3の何れかと同じである。
第16の実施形態では、静電容量型超音波トランデューサの直流電圧発生手段に関する。それ以外は、第1から第15の何れかと同じである。
第17の実施形態は、検出回路402の配置に関する。それ以外は、第1から第16の何れかの実施形態と同じである。
第18の実施形態では、CMUT200が超音波の送受信を行う機能も有していることが、異なる。すなわち、本実施形態に係るトランスデューサユニットは、チップ上に、光音響波の受信と、超音波の送受信をおこなうための駆動検出回路とが接続したCMUTが配置された構成である。
第19の実施形態は、チップ120上のCMUT110と、接続される駆動検出回路402に関する。すなわち、トランスデューサユニットがCMUTを複数有し、それら複数のCMUTは少なくとも1つのCMUTを備える複数の領域に分割されている。そして、分割された領域における各々のCMUTが駆動検出回路を備えており、超音波の送受信時または光音響波の受信時には、1つのCMUTとして機能する構成である。それ以外は、第1から第18の何れかと同じである。
第1から第19の何れかの実施形態に記載の音響波用プローブは、光音響効果を利用した光音響波(超音波)の受信に用いることができ、それを備えた光音響装置に適用することができる。具体的には上記で説明した本発明の各実施形態に係るトランスデューサユニットの複数と、複数の貫通孔を有する半球状の表面を有する支持部材を有し、複数のトランスデューサユニットが半球の中央を向くように、各々の貫通孔内に固定された構成である。この音響波用プローブを用いて、光音響効果により発生した光音響波を受信するように構成されている。なお、音響波用プローブは、超音波(光音響波)の受信に用いられる光音響波用プローブと、超音波の送受信が可能な超音波プローブの両方を含む概念である。
本実施形態は、第18から第19の何れかの超音波の送信を行うことができる超音波プローブを、第20の実施形態の光音響装置に用いたものである。
11 光源
12 超音波プローブ
13 超音波トランスデューサ
21 光線
22 光音響波
30 媒質
99 筺体
100 超音波プローブ
101 半球状の支持部材
102 貫通孔
103 トランスデューサユニット
104 ケーブル
105 コネクタ
106 光源
110 CMUT
120 チップ(基板)
121 ワイヤー
122 封止材
123 電極
124 貫通配線
125 電極
126 電極
127 ハンダバンプ
128 金バンプ
Claims (29)
- チップと、
前記チップの上に設けられた、光源からの光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号を出力する静電容量型トランスデューサと、
前記静電容量型トランスデューサから出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を有する回路基板と、
前記静電容量型トランスデューサと前記電流電圧変換回路とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線と、
を有するトランスデューサユニットであって、
前記基板の有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサが設けられている面とは逆の面側に、前記回路基板が設けられている、トランスデューサユニット。 - 前記チップが貫通配線を有しており、前記静電容量型トランスデューサの有する電極に接続された前記貫通配線が、前記チップのうち、前記静電容量型トランスデューサを配置した面と逆の面に引き出されている請求項1に記載のトランスデューサユニット。
- 前記フレキシブルプリント配線とリジット基板とが一体化したリジットフレキシブル基板を有し、前記チップの有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサを配置した面と逆の面は、前記リジットフレキシブル基板が有するリジット基板の上に設けられた電極と対向した位置に配置され、前記電極と前記静電容量型トランスデューサとが電気的に接続されている請求項2に記載のトランスデューサユニット。
- 前記チップの有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサを配置した面と逆の面は、前記フレキシブルプリント配線と対向した位置に配置され、前記静電容量型トランスデューサと前記フレキシブルプリント配線とが、電気的に接続されている請求項2に記載のトランスデューサユニット。
- 前記チップの面とフレキシブルプリント配線とが異方性導電樹脂を介して接続されている請求項1に記載のトランスデューサユニット。
- 前記チップを支持する支持部を有し、前記支持部は前記チップの位置決めをするために前記チップの外形に対応した凹部を有している請求項1乃至5の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記チップを支持する支持部を有し、前記支持部は、前記フレキシブルプリント配線を、前記支持部の有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサが設けられた面とは逆の面側に引き出すための貫通孔を有している請求項1乃至6の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記トランスデューサユニットが、静電シールドを有する請求項1乃至7の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記静電シールドは、前記フレキシブルプリント配線に貼り付けられて一体となっている請求項8に記載のトランスデューサユニット。
- 前記フレキシブルプリント配線と、前記回路基板との間は、異方性導電樹脂で接続されていることを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記フレキシブルプリント配線と、前記回路基板との間は、ハンダで接続していることを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記回路基板の上に検出回路が設けられ、前記検出回路は、シールドカバーにより覆われており、前記検出回路と前記シールドカバーとの間はハンダで電気的に接続され、かつ固定されている請求項1乃至11の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記検出回路と前記シールドカバーとの間は、放熱シートが設けられている請求項12に記載のトランスデューサユニット。
- 前記トランスデューサユニットが筐体を有し、前記シールドカバーは、前記筺体に固定されている請求項12または13に記載のトランスデューサユニット。
- 前記回路基板と、外部の装置と接続するためのケーブルとがハンダを用いて接続され、前記ハンダが封止材で囲まれている請求項1乃至14の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記回路基板に、カードエッジコネクタが接続され、前記回路基板は、前記カードエッジコネクタに接続されたケーブルにより、外部の装置と接続されている請求項1乃至14の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記トランスデューサユニットが筐体を有し、前記筺体の一部が、前記回路基板を挟むように2つの部品から構成されている請求項1乃至16の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記トランスデューサユニットが、円筒状の筐体を有する請求項1乃至17の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記静電容量型トランスデューサの上に、シリコーンゴム層を介して、絶縁フィルムを備えている請求項1乃至18の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 第1の分圧抵抗と、第2の分圧抵抗と、第3の分圧抵抗の3つの抵抗を有しており、前記3つの抵抗を用いて、前記静電容量型トランスデューサが備える電極に印加する直流電圧を調節する請求項1乃至19の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記回路基板の上に、前記第2の分圧抵抗を備えている請求項20に記載のトランスデューサユニット。
- 前記静電容量型トランスデューサが超音波を受信した際の電流を検出する回路は、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路であり、前記回路基板の上に配置されている請求項1乃至21の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路が有する部品の一部が、前記回路基板に内蔵されている請求項22に記載のトランスデューサユニット。
- 前記オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路が有するオペアンプが、前記回路基板内に内蔵されている請求項22または23に記載のトランスデューサユニット。
- 前記チップ上には、光音響波の受信と、超音波の送受信をおこなうための駆動検出回路とが接続した静電容量型トランスデューサが、配置されている請求項1乃至24の何れかに記載のトランスデューサユニット。
- 前記トランスデューサユニットが前記静電容量型トランスデューサを複数有し、前記複数の静電容量型トランスデューサは少なくとも1つの静電容量型トランスデューサを備える複数の領域に分割されており、前記分割された領域における各々の静電容量型トランスデューサが駆動検出回路を備えており、超音波の送受信時または光音響波の受信時には、1つの静電容量型トランスデューサとして機能する請求項25に記載のトランスデューサユニット。
- 前記請求項1乃至26の何れかに記載のトランスデューサユニットの複数と、複数の貫通孔を有する半球状の表面を有する支持部材を有しており、前記複数のトランスデューサユニットが、前記貫通孔内に、前記半球の中央を向くように固定されている音響波用プローブ。
- 前記請求項27に記載の音響波用プローブを用いて、光音響効果により発生した光音響波を受信するように構成されている光音響装置。
- 前記請求項27に記載の音響波用プローブを用いて、光音響効果により発生した光音響波の受信と、超音波の送受信を、行うように構成されている光音響装置。
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