JP4571435B2 - 超音波プローブ - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）に関し、特に、超音波診断装置用の超音波プローブに関する。

超音波診断装置では、経膣あるいは経直腸で超音波診断を行うことがあり、そのような場合は、経膣プローブあるいは経直腸プローブが用いられる。それらのプローブはいずれも体腔挿入可能な棒状部分を有し、その先端の内側に超音波トランスデューサアレイ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｒｒａｙ）を有する。

先端部と反対側の端部には信号ケーブル（ｃａｂｌｅ）が接続され、その心線の各々が超音波トランスデューサアレイの各トランスデューサエレメント（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）に内部配線によってそれぞれ接続される。

内部配線には、トランスデューサエレメントごとに、インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）整合を行うためのインダクタンスコイル（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｃｏｉｌ）が設けられる（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１３３９７５号公報（第３−４頁、図４−９）

インダクタンスコイルは微小化しにくい部品なので、特に、経膣プローブや経直腸プローブのように細身のプローブでは、その中にインダクタンスコイルを多数収容することが困難である。また、インダクタンスコイルをトランスデューサエレメントごとに設けたときは、収容可能なインダクタンスコイル数によって超音波トランスデューサアレイのエレメント数が制約されのでアレイの多素子化が困難である。

そこで、本発明の課題は、インダクタンスコイルを用いながらも多素子化が容易な超音波プローブを実現することである。

上記の課題を解決するための本発明は、先端が閉じたエンクロージャと、前記エンクロージャの先端部の内側に設けられた超音波トランスデューサアレイと、前記エンクロージャの先端部とは反対側に設けられた信号ケーブルと、前記エンクロージャ内で前記超音波トランスデューサアレイと前記信号ケーブルを電気的に接続する回路パターンを有するフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に回路パターンの一部として形成された渦巻状のコイルと、前記コイルと対向しかつ電気的に絶縁して前記フレキシブルプリント基板に設けられた磁性膜と、を具備することを特徴とする超音波プローブである。

前記回路パターンが前記超音波トランスデューサアレイにおける複数のトランスデューサエレメントと前記信号ケーブルにおける複数の信号線をそれぞれ接続する複数の電気経路を有することが、個々のトランスデューサエレメントごとに信号授受を行う点で好ましい。

前記コイルが前記電気経路ごとに設けられることが、個々のトランスデューサエレメントごとにインピーダンス整合を行う点で好ましい。前記コイルが前記トランスデューサエレメントに直列であることが、直列インピーダンスを整合させる点で好ましい。前記コイルが前記トランスデューサエレメントに並列であることが、並列インピーダンスを整合させる点で好ましい。前記コイルが前記トランスデューサエレメントに直列なコイルと並列なコイルの組み合わせからなることが、直列および並列インピーダンスを整合させる点で好ましい。

前記磁性膜が前記フレキシブルプリント基板の片面に設けられることが、フレキシブルプリント基板の製造工程を少なくする点で好ましい。前記磁性膜が前記フレキシブルプリント基板の両面に設けられることが、インダクタンスを高める点で好ましい。

本発明によれば、超音波プローブが、先端が閉じたエンクロージャと、前記エンクロージャの先端部の内側に設けられた超音波トランスデューサアレイと、前記エンクロージャの先端部とは反対側に設けられた信号ケーブルと、前記エンクロージャ内で前記超音波トランスデューサアレイと前記信号ケーブルを電気的に接続する回路パターンを有するフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に回路パターンの一部として形成された渦巻状のコイルと、前記コイルと対向しかつ電気的に絶縁して前記フレキシブルプリント基板に設けられた磁性膜とを具備するので、インダクタンスコイルを用いながらも多素子化が容易な超音波プローブを実現することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に、超音波プローブの外観を示す。超音波プローブは発明を実施するための最良の形態の一例である。本プローブの構成によって、超音波プローブに関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

同図に示すように、超音波プローブのエンクロージャ（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）１は、くの字状に折れ曲がった概ね棒状の外形をなす。エンクロージャ１は本発明におけるエンクロージャの一例である。エンクロージャ１は、例えばプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃｓ）材料等で一体的に構成される。エンクロージャ１の内部には、超音波トランスデューサアレイを始めとする超音波送受用の内部ユニット（ｕｎｉｔ）が収容されている。

くの字構造の一端側は体腔挿入部１００である。体腔挿入部１００は、例えば膣あるいは直腸等の体腔に挿入可能な細身で適宜の長さの棒体となっている。体腔挿入部１００の先端は超音波の送受端１０２となっている。

くの字構造の他端側は握り部２００となっている。握り部２００は使用者による把時に便利なように適宜の太さとなっている。握り部２００の後端には信号ケーブル２０２が設けられている。この信号ケーブル２０２によって超音波プローブが図示しない超音波診断装置本体に接続される。信号ケーブル２０２は本発明における信号ケーブルの一例である。

図２に、内部ユニットの要部を示す。同図に示すように、内部ユニットは、超音波トランスデューサアレイ３００を有する。超音波トランスデューサアレイ３００は本発明における超音波トランスデューサアレイの一例である。超音波トランスデューサアレイ３００は、エンクロージャ１内では送受端１０２の内側に位置する。

超音波トランスデューサアレイ３００は、例えば１２８個のトランスデューサエレメントを超音波の送受方向に張り出す円弧に沿って配列して構成される。超音波トランスデューサアレイ３００の背後には、バッキング部材３１０が接合される。

超音波トランスデューサアレイ３００には、フレキシブルプリント（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔ）基板４００が接合される。この図では、フレキシブルプリント基板４００を、超音波トランスデューサアレイ３００との接合部分を除いて筒状に丸めた状態で示す。フレキシブルプリント基板４００は本発明におけるフレキシブルプリント基板の一例である。

図３に、平面的に展開した状態での超音波トランスデューサアレイ３００およびフレキシブルプリント基板４００を示す。同図に示すように、フレキシブルプリント基板４００は回路パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）４０２を有する。回路パターン４０２は、超音波トランスデューサアレイ３００の個々のトランスデューサエレメント用の信号経路を構成する。

回路パターン４０２は、超音波トランスデューサアレイ３００とは反対側のフレキシブルプリント基板４００の端部において、コネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）４０４に接続され、このコネクタ４０４を通じて信号ケーブル２０２内の個々の信号線に接続される。以下、トランスデューサエレメントを単にエレメントともいい、フレキシブルプリント基板を単にプリント基板ともいう。

図４に、回路パターン４０２の一例を示す。この図は、図３の破線で囲んだ部分を拡大図したものである。同図に示すように、回路パターン４０２は複数の電気経路４２２を有する。複数の電気経路４２２は、超音波トランスデューサアレイ３００の複数のエレメントに対応する。電気経路４２２は本発明における電気経路の一例である。

各電気経路４２２は、その一部にコイル４２４を有する。コイル４２４は、同図にさらに拡大して示すように、電気経路４２２をプリント基板上で渦巻状のパターンとすることによって構成される。

コイル４２４は、隣り合う電気経路４２２間では電気経路上の位置が異なるように構成される。このようにすることにより、電気経路間の隙間を最大限に利用してコイルを形成することができる。なお、コイル４２４のパターンが十分に小さいときは、電気経路上の位置を同一にしてもよい。

コイル４２４の上には磁性膜４２６が設けられる。磁性膜４２６は、コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）合金の薄膜である。磁性膜は、電気経路４２２の隣り合う方向に連続して設けられる。なお、磁性膜４２６はこの方向に連続する必要はなく、コイル４２４がある部分だけに断続的に設けるようにしてもよい。

磁性膜４２６は、図５に示すように、電気絶縁層４２８を介して設けられる。同図は、コイル部分についての、プリント基板のベース（ｂａｓｅ）４３０を含むＡＡ断面図である。磁性膜４２６は本発明における磁性膜の一例である。磁性膜４２６は、図６に示すように、プリント基板の両面に設けるようにしてもよい。これによって、インダクタンスを高めることができる。磁性膜４２６を片面だけとしたときは、両面に比べて製造工程を少なくすることができる。

コイル４２４が、プリント基板上での電気経路４２２の渦巻状パターンとして構成されるので、コイルを容易に微小化することができる。このため、超音波トランスデューサアレイ３００におけるエレメントの多素子化に適応することができる。

また、コイルに近接して磁性膜が設けられているので、微小な渦巻パターンであっても十分なインダクタンスを持つコイルを実現することができる。このため、インピーダンス整合用のインダクタンスコイルとして十分使用可能である。

コイル４２４は、例えば図７に示すように、超音波トランスデューサアレイ３００のエレメント３０２に対して直列接続となるように電気経路４２２中に構成される。これによって、信号伝搬経路の直列インピーダンスを適正化することができる。

あるいは、図８に示すように、コイル４２４は、エレメント３０２に対して並列接続となるように電気経路４２２中に構成される。これによって、信号伝搬経路の並列インピーダンスを適正化することができる。

または、図９に示すように、コイル４２４は、エレメント３０２に直列接続されたものと並列接続されたものとの組み合わせとなるように構成してもよい。これによって、信号伝搬経路の直列インピーダンスおよび並列インピーダンスを適正化することができる。

以上、体腔挿入に特化した超音波プローブの例で本発明を説明したが、体腔挿入型の超音波プローブに限らず、それ以外のタイプ（ｔｙｐｅ）の超音波プローブについても、インダクタンスコイルの微小化により、超音波トランスデューサアレイ３００のエレメントの多素子化あるいは超音波プローブの小型化が容易になる。

本発明を実施するための最良の形態の一例の超音波プローブを示す図である。 超音波プローブの内部ユニットを示す図である。 超音波トランスデューサアレイとフレキシブルプリント基板の平面展開を示す図である。 回路パターンを示す図である。 コイル部分の断面を示す図である。 コイル部分の断面を示す図である。 コイルの接続状態を示す図である。 コイルの接続状態を示す図である。 コイルの接続状態を示す図である。

符号の説明

１ エンクロージャ
１００ 体腔挿入部
１０２ 送受端
２００ 握り部
２０２ 信号ケーブル
３００ 超音波トランスデューサアレイ
３０２ トランスデューサエレメント
３１０ バッキング部材
４００ フレキシブルプリント基板
４０２ 回路パターン
４０４ コネクタ
４２２ 電気経路
４２４ コイル
４２６ 磁性膜
４２８ 電気絶縁層
４３０ ベース

Claims (6)

1. 超音波トランスデューサアレイを収容するエンクロージャを有し、前記超音波トランスデューサアレイが送信又は受信する信号を伝送する信号ケーブルが前記エンクロージャから引き出された超音波プローブであって、
   前記エンクロージャ内に収容されており、前記超音波トランスデューサアレイと前記信号ケーブルとを電気的に接続する、並んだ複数の電気経路の回路パターンを有するフレキシブルプリント基板を有しており、
   前記フレキシブルプリント基板には、前記回路パターンの一部として形成された渦巻状の複数のコイルと、前記複数のコイルと対向した位置にあり且つ電気的に絶縁された磁性膜とが設けられており、
   隣り合う前記電気経路に形成されたそれぞれの前記コイルは、前記電気経路が延びる方向に対して互いに重ならないように位置をずらして設けられていることを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記コイルが前記トランスデューサエレメントに直列である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記コイルが前記トランスデューサエレメントに並列である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
4. 前記コイルが前記トランスデューサエレメントに直列なコイルと並列なコイルの組み合わせからなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
5. 前記磁性膜が前記フレキシブルプリント基板の片面に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の超音波プローブ。
6. 前記磁性膜が前記フレキシブルプリント基板の両面に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の超音波プローブ。

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