JP6581302B2 - 超音波振動子モジュールおよび超音波内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を観測対象へ送信するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを受信して電気信号に変換する超音波振動子を備えた超音波振動子モジュール、およびこの超音波振動子を挿入部の先端に備えた超音波内視鏡に関する。

観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、超音波観測装置が、超音波を送受信する超音波振動子から受信した超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の特性に関する情報を取得することができる。

超音波振動子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して観測対象へ照射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換して出力する複数の圧電素子を備える。例えば、複数の圧電素子を所定の方向に沿って並べて、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えることで、観測対象から超音波エコーを取得する。

超音波振動子の種別として、コンベックス型、リニア型、ラジアル型等、超音波ビームの送受信方向が異なる複数のタイプが知られている。このうち、コンベックス型の超音波振動子は、複数の圧電素子が曲面に沿って配列され、各々が超音波ビームを曲面の径方向に向けて出射する（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、平面上に複数の圧電素子を配列して、フレキシブル基板（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）を接続した後、複数の圧電素子を湾曲させて、コンベックス型の超音波振動子を作製している。

特許第２５５５３７６号公報

ところで、隣り合う圧電素子間の距離を狭めようとした場合、圧電素子とＦＰＣから延びる配線との接合面積も小さくなる。圧電素子と配線との接合面積が小さくなると、接合強度が低下してしまう。接合強度が低下すると、外部から加わる力によって、圧電素子と配線との接合部分が破断してしまうおそれがあった。このため、従来の構成では、隣り合う圧電素子間の距離を狭めて圧電素子の配列密度を大きくするには限界があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧電素子と配線との接合強度を確保しつつ、圧電素子の配列密度を大きくすることができる超音波振動子モジュールおよび超音波内視鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子モジュールは、長手方向を揃えて配列されてなる複数の圧電素子と、各圧電素子の表面にそれぞれ形成されている複数の電極と、少なくとも一つの面から延出し、前記複数の圧電素子の各電極とそれぞれ接続する複数の配線材を有する基板と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記配線材は、前記電極と接続する側の端部が湾曲していることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記配線材の前記電極に接触する面と反対側の面に設けられる補強層をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記補強層は、前記基板を構成する材料と同じ材料を用いて形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記複数の配線材は、前記基板において、互いに異なる複数の面からそれぞれ延出していることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記複数の配線材は、前記基板の主面と直交する方向からみた平面視で、互い違いに配列されていることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記複数の圧電素子は、曲面に沿って配列されていることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記の発明に係る超音波振動子モジュールを先端に有し、被検体内に挿入される挿入部、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子と配線との接合強度を確保しつつ、圧電素子の配列密度を大きくすることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。 図４は、図３に示す超音波振動子モジュールの要部の構成を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、中継基板の構成を説明する模式図である。 図６は、図３に示す超音波振動子モジュールの要部の構成を説明する部分断面図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。 図９は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、中継基板の構成を説明する模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。 図１３は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。

超音波内視鏡２は、その先端部に設けられた超音波振動子によって、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。

超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器のいずれかの撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置６に接続されている。

超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルコード２３と、コネクタ２４とを備える。挿入部２１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部２１は、図１に示すように、先端側に設けられ、超音波振動子７を保持する硬性の先端部２１１と、先端部２１１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部２１３とを備える。ここで、挿入部２１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置６から供給された照明光を伝送するライトガイド、各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが引き回されているとともに、処置具を挿通するための処置具用挿通路などが形成されている。

超音波振動子７は、複数の圧電素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるコンベックス型の超音波振動子である。超音波振動子７の構成については、後述する。

図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、先端部２１１は、超音波振動子７を保持する超音波振動子モジュール２１４と、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２１５ａ、および、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２１５ｂを有する内視鏡モジュール２１５と、を備える。内視鏡モジュール２１５には、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１５ｃが形成されている。処置具用挿通路は、処置具突出口２１５ｃに連なる端部近傍が、挿入部２１の長手軸に対して傾斜し、処置具が処置具突出口２１５ｃから長手軸に対して傾斜した方向に突出するように設けられている。ここでいう長手軸とは、挿入部２１の長手方向に沿った軸である。湾曲部２１２や可撓管部２１３では各位置によって軸方向が変化するが、硬性の先端部２１１では、長手軸は、一定した直線をなす軸である。

操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等のユーザからの各種操作を受け付ける部分である。この操作部２２は、図１に示すように、湾曲部２１２を湾曲操作するための湾曲ノブ２２１と、各種操作を行うための複数の操作部材２２２とを備える。また、操作部２２には、処置具用挿通路に連通し、当該処置具用挿通路に処置具を挿通するための処置具挿入口２２３が形成されている。

ユニバーサルコード２３は、操作部２２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、および光源装置６から供給された照明光を伝送する光ファイバ等が配設されたケーブルである。

コネクタ２４は、ユニバーサルコード２３の先端に設けられている。そして、コネクタ２４は、超音波ケーブル３１、ビデオケーブル４１、および光ファイバケーブル６１がそれぞれ接続される第１〜第３コネクタ部２４１〜２４３を備える。

超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、超音波ケーブル３１を介して超音波内視鏡２にパルス信号を出力するとともに超音波内視鏡２からエコー信号が入力される。そして、超音波観測装置３は、当該エコー信号に所定の処理を施して超音波画像を生成する。

内視鏡観察装置４は、ビデオケーブル４１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１を介して超音波内視鏡２からの画像信号を入力する。そして、内視鏡観察装置４は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。

表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）、プロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などを用いて構成され、超音波観測装置３にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置４にて生成された内視鏡画像等を表示する。

光源装置６は、光ファイバケーブル６１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に接続し、光ファイバケーブル６１を介して被検体内を照明する照明光を超音波内視鏡２に供給する。

続いて、挿入部２１の先端に設けられた超音波振動子７の構成を図２〜５を参照して説明する。図３は、本実施の形態１に係る超音波振動子モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す超音波振動子モジュールの要部の構成を説明する図であって、図３に示す領域Ｒの構成を示す図である。本実施の形態１では、超音波振動子７が、図２に示すようなコンベックス型の超音波振動子であって、複数の圧電素子７１が一列に配列された一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。換言すれば、本実施の形態１に係る超音波振動子７では、複数の圧電素子７１が、当該超音波振動子７の曲面をなす外表面に沿って湾曲して配列され、長手軸を含み、かつ該長手軸と平行な面上で超音波を送受信する。

超音波振動子７は、角柱状をなし、長手方向を揃えて並べられた複数の圧電素子７１と、圧電素子７１に対し、当該超音波振動子７の外表面側に設けられる第１音響整合層７２と、第１音響整合層７２の圧電素子７１と接する側と反対側に設けられる第２音響整合層７３と、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる音響レンズ７４とを有する。圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側には、図示しないバッキング材が設けられている。バッキング材は、圧電素子７１の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる。バッキング材は、減衰率の大きい材料、例えば、アルミナやジルコニア等のフィラーを分散させたエポキシ樹脂や、上述したフィラーを分散したゴムを用いて形成される。

圧電素子７１は、電気的なパルス信号を音響パルスに変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。圧電素子７１には、例えば、バッキング材側の主面に信号入出力用電極７１ａが設けられているとともに、圧電素子７１の第１音響整合層７２側の主面にグラウンド接地用のグラウンド用電極７１ｂが設けられている（図６参照）。各電極は、導電性を有する金属材料または樹脂材料を用いて形成される。ここでいう主面とは音響放射面および音響放射面と対向する面のことをさし、主面と交差する面を側面という。

第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、圧電素子７１と観測対象との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、圧電素子７１の音響インピーダンスと観測対象の音響インピーダンスとをマッチングさせる。第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、互いに異なる材料からなる。なお、本実施の形態１では、二つの音響整合層（第１音響整合層７２および第２音響整合層７３）を有するものとして説明するが、圧電素子７１と観測対象との特性により一層としてもよいし、三層以上としてもよい。

第１音響整合層７２には、圧電素子７１のグラウンド用電極７１ｂと電気的に接続するグラウンド用電極７２ａが設けられている（図６参照）。グラウンド用電極７２ａは、圧電素子７１の音響インピーダンスよりも大きい導電性材料によって形成され、デマッチング層として機能する。圧電素子７１は、グラウンド用電極７２ａを介して外部に接地される。

音響レンズ７４は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３の外表面を被覆する。音響レンズ７４は、超音波振動子７の外表面をなしている。音響レンズ７４は、シリコーン、ポリメチルペンテン、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミドなどを用いて形成され、一方の面が凸状または凹状をなして超音波を絞る機能を有し、第２音響整合層７３を通過した超音波を外部に出射する、または外部からの超音波エコーを取り込む。音響レンズ７４については、任意に設けることができ、当該音響レンズ７４を有しない構成であってもよい。

以上の構成を有する超音波振動子７は、パルス信号の入力によって圧電素子７１が振動することで、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４を介して観測対象に超音波を照射する。この際、圧電素子７１において、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７４の配設側と反対側は、バッキング材により、圧電素子７１からの不要な超音波振動を減衰させている。また、観測対象から反射された超音波は、音響レンズ７４、第２音響整合層７３および第１音響整合層７２を介して圧電素子７１に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子７１が振動し、圧電素子７１が該振動を電気的なエコー信号に変換して、エコー信号として後述する配線材１０１を介して超音波観測装置３に出力する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、中継基板の構成を説明する模式図である。超音波振動子モジュール２１４は、超音波振動子７と、当該超音波振動子７（超音波振動子モジュール２１４）と超音波観測装置３とを電気的に接続する経路の一部をなす複数の信号線２００（図３参照）と、の間の電気的な接続を中継する中継基板１００を備える。中継基板１００は、超音波振動子７の側部において超音波振動子７に保持されるフレキシブル基板（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）である。中継基板１００は、本発明における基板に相当し、第２中継基板２０１を介して複数の信号線２００と電気的に接続している。中継基板１００は、ポリイミドを用いて形成される基材に配線パターンを設けてなる。また、中継基板１００は、当該中継基板１００の一つの表面から延出する配線材１０１により、信号入出力用電極７１ａと電気的に接続している。本実施の形態１では、中継基板１００の一つの主面から配線材１０１が延出している。中継基板１００は、配線材１０１が延出する側の縁端が、複数の圧電素子７１の配列に沿った弧状をなしている。

図６は、図３に示す超音波振動子モジュールの要部の構成を説明する部分断面図であって、圧電素子７１の配列方向と直交し、かつ配線材１０１を通過する平面を切断面とする部分断面図である。配線材１０１は、銅、または、銅を主成分とする合金などの導電性材料を用いて形成されてなるフライングリードである。配線材１０１は、中継基板１００の一部から外部に延出してなり、信号入出力用電極７１ａと接続する側の端部が湾曲されてなるＬ字状をなしている。なお、接合部１０２の形成を補助するために、配線材１０１の表面にニッケル／金メッキや、半田メッキを形成してもよい。

配線材１０１は、屈曲してなる先端部において、接合部１０２によって信号入出力用電極７１ａと接合されている。接合部１０２は、ニッケル、銅、半田、または、ニッケル、銅もしくは錫を主成分とする合金などの導電性材料を用いた電解めっき法によって形成されている電解めっき層である。電解めっき法は、電圧または時間を制御することによって接合部１０２を形成する材料の量的制御を行うことができる。なお、接合部１０２は、半田による接合によって形成されるものであってもよいし、溶融半田法によって形成されるものであってもよい。

ここで、圧電素子７１は、接合部１０２による接合部分が、圧電的に不活性な領域となっていることが、超音波の送受信を正確に行ううえで好ましい。圧電的に不活性とは、分極されていない、または電界が印加されないことをいう。

続いて、上述した超音波振動子モジュール２１４を製造する製造方法について説明する。超音波振動子モジュール２１４を製造する際には、まず、圧電素子７１に第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を積層する。この際、圧電素子７１におけるグラウンド用電極７１ｂと、第１音響整合層７２におけるグラウンド用電極７２ａとが接触する。

その後、圧電素子７１の信号入出力用電極７１ａと配線材１０１とを接触させた状態で、接合部１０２によって信号入出力用電極７１ａと配線材１０１とを接合する。接合部１０２は、例えば、上述した電解めっき法を用いて形成される。電解めっき法を用いることにより、信号入出力用電極７１ａと配線材１０１とを接合する際の熱の発生を抑制することができ、圧電素子７１の熱劣化を抑制することが可能である。また、電解めっき法を用いることにより、複数組の信号入出力用電極７１ａと配線材１０１とを一括して接合することができ、製造コストを低減することができる。なお、接合部１０２は、上述したように、半田による接合や、溶融半田法により形成してもよい。

なお、上述した製造順は、逆であってもよい。具体的には、信号入出力用電極７１ａと配線材１０１とを接合した後、圧電素子７１に第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を積層するようにしてもよい。

その後、圧電素子７１の第１音響整合層７２側と反対側にバッキング材を充填し、音響レンズ７４を取り付ける。さらに、この音響レンズ７４を筐体に取り付ける。これにより、図２に示す超音波振動子モジュール２１４が作製される。

以上説明した本実施の形態１によれば、圧電素子７１と中継基板１００とを接合するうえで、圧電素子７１の信号入出力用電極７１ａと、中継基板１００から延出するＬ字状の配線材１０１とを接合部１０２により接合するようにしたので、中継基板１００と一体化した複数の配線材１０１により、複数の圧電素子７１とそれぞれ接合されるため、各々が独立している複数の信号線を圧電素子７１にそれぞれ接続する場合と比して、圧電素子７１と中継基板１００との接続の位置精度を向上することができる。これにより、圧電素子７１と配線材１０１との接合強度を確保しつつ、圧電素子７１の配列密度を大きくすることができる。

また、上述した実施の形態１によれば、配線材１０１の先端をＬ字状に湾曲させて、この先端を信号入出力用電極７１ａに接続させるようにしたので、外部から加わる応力をＬ字状により分散して、圧電素子７１に加わる応力を低減させることができる。

なお、上述した実施の形態１では、中継基板１００が、第２中継基板２０１を介して複数の信号線２００と電気的に接続しているものとして説明したが、第２中継基板２０１を介さずに複数の信号線２００と直接接続するようにしてもよい。

（実施の形態１の変形例１）
図７は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。図７に示すように、本変形例１では、上述した配線材１０１に代えて、平板状をなして延びる配線材１０１Ａを有する。本変形例１のように、Ｌ字状に屈曲していない配線材であっても適用可能であり、各々が独立している複数の信号線を圧電素子７１にそれぞれ接続する場合と比して、圧電素子７１と中継基板１００との接続の位置精度を向上することができる。

（実施の形態１の変形例２）
図８は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。図８に示すように、本変形例２では、上述した配線材１０１が、接合部１０２による接合部分を除き、圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３の積層方向に延びる領域、すなわちマッチング層に応じた領域の外部に位置している。本変形例２のように、マッチング層に応じた領域外に配線材１０１を配置することにより、圧電素子７１から配線材１０１に超音波が伝わらず、圧電素子７１に配線材１０１が反射した超音波が入射することがないため、圧電素子７１が不要な超音波エコーを受信することを抑制することができる。これにより、不要な超音波エコーによるノイズを抑制し、超音波振動子７により得られる超音波画像を高画質化することが可能となる。

なお、上述した変形例２のほか、グラウンド用電極７２ａにより形成されるデマッチング層に応じた領域に配線材１０１を配置してもよい。この場合も、上述したように、圧電素子７１に配線材１０１が反射した超音波が入射することがないため、圧電素子７１が不要な超音波エコーを受信することを抑制することができる。

（実施の形態１の変形例３）
図９は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。図９に示すように、本変形例３では、上述した配線材１０１の中継基板１００が配設されている側であって、信号入出力用電極７１ａに接触する側と反対側の表面に、弾性変形可能な補強層１０３が設けられる。

補強層１０３は、例えば、中継基板１００を構成する材料と同じポリイミドを用いて形成されている。補強層１０３は、中継基板１００の端部から配線材１０１の先端まで延び、配線材１０１に復元力を付与している。これにより、配線材１０１が信号入出力用電極７１ａに圧接した際に、補強層１０３により、配線材１０１が圧電素子７１側に加える荷重を大きくすることができ、配線材１０１と信号入出力用電極７１ａとの接触をより確実なものとすることができる。また、補強層１０３を設けることによって、配線材１０１の中継基板１００から延出する側の端部における断線を抑制したり、配線材１０１の変形を抑制したりするなど、配線材１０１の形状安定性を向上させることができる。

なお、補強層１０３は、弾性変形可能であり、配線材に復元力を付与できるものであれば、上述したポリイミドに限らない。また、補強層１０３の厚さは、中継基板１００の厚さ以下であればよく、配線材１０１が圧電素子７１側に加える荷重に応じて適宜調整可能である。また、上述した変形例２と組み合わせることにより、圧電素子７１が不要な超音波エコーを受信することを抑制するとともに、配線材１０１と信号入出力用電極７１ａとの接触をより確実なものとすることができる。

また、補強層１０３は、すべての配線材１０１に設ける必要はなく、接合位置などに応じて、一部の配線材１０１に設けるものであってもよい。また、補強層１０３は、中継基板１００の端部から配線材１０１の先端まで延びるものとして説明したが、中継基板１００の端部から配線材１０１の先端までのうちの一部に設けられるものであってもよい。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、中継基板の構成を説明する模式図である。上述した実施の形態１では、配線材１０１が中継基板１００の一つの面から延出しているものとして説明したが、本実施の形態２では、配線材１０１Ｂ，１０１Ｃが、中継基板１００の互いに対向する面からそれぞれ延出している。なお、図１０では、説明のために５本の配線材が延出している構成を図示しているが、配線材の実際の本数は、圧電素子７１の数に応じて設けられている。配線材１０１Ｂ，１０１Ｃは、各々が、中継基板１００に形成される配線パターンに接続している。

図１０に示す中継基板１００には、複数の配線材１０１Ｂおよび複数の配線材１０１Ｃが設けられている。複数の配線材１０１Ｂは、中継基板１００の一つの面からそれぞれ延出している。これに対し、複数の配線材１０１Ｃは、中継基板１００において、配線材１０１Ｂが延出する面とは異なる面からそれぞれ延出している。本実施の形態２では、配線材１０１Ｂと配線材１０１Ｃとが、互いに対向する主面から延出しているものとして説明する。また、本実施の形態２では、中継基板１００の主面と直交する方向からみた平面視で、複数の配線材１０１Ｂと、複数の配線材１０１Ｃとが、互い違いに配列されている。配線材１０１Ｂ，１０１Ｃは、中継基板１００の側面視で千鳥配列をなしている。

配線材１０１Ｂ，１０１Ｃは、銅、または、銅を主成分とする合金などの導電性材料を用いて形成されるフライングリードである。配線材１０１Ｂ，１０１Ｃは、信号入出力用電極７１ａと接続する側の端部が湾曲されてなるＬ字状をなしている。配線材１０１Ｂ，１０１Ｃは、同一の形状をなしており、湾曲方向を揃えて中継基板１００に保持されている。

図１１は、本実施の形態２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図であって、圧電素子７１の配列方向と直交し、かつ配線材１０１Ｂを通過する平面を切断面とする部分断面図である。配線材１０１Ｂ，１０１Ｃは、屈曲してなる先端部において信号入出力用電極７１ａと接合部１０２によってそれぞれ接合されている。

以上説明した本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様に、圧電素子７１と中継基板１００とを接合するうえで、圧電素子７１の信号入出力用電極７１ａと、中継基板１００から延出するＬ字状の配線材１０１Ｂ，１０１Ｃとを接合部１０２により接合するようにしたので、中継基板１００と一体化した複数の配線材１０１により、複数の圧電素子７１とそれぞれ接合させるため、各々が独立している複数の信号線を圧電素子７１にそれぞれ接続する場合と比して、圧電素子７１と中継基板１００との接続の位置精度を向上することができる。これにより、圧電素子７１と配線材１０１との接合強度を確保しつつ、圧電素子７１の配列密度を大きくすることができる。

また、本実施の形態２によれば、配線材１０１Ｂ，１０１Ｃが、中継基板１００の互いに対向する面からそれぞれ延出し、中継基板１００の主面と直交する方向からみた平面視で、互い違いに配置されるようにしたので、中継基板１００内の配線パターンの間隔を広くすることが可能になる。これにより、配線パターン間のクロストークを抑制することができる。

なお、上述した実施の形態２では、配線材１０１Ｂ，１０１Ｃが、中継基板１００の主面と直交する方向からみた平面視で、互い違いに配列されるものとして説明したが、中継基板１００の互いに対向する面からそれぞれ延出するものであれば、上述した平面視において配線材１０１Ｂが隣り合うなど、千鳥配列とは異なる配置としてもよい。

また、上述した実施の形態２では、配線材１０１Ｂ，１０１Ｃが、中継基板１００の対向する二つの面から延出するものを例示して説明したが、これに限らず、互いに異なる複数の面から延出していればよい。ここでいう互いに異なる面とは、基板の表面において、所定の曲率半径（例えば９０°）で屈曲した部分を境界として区別される複数の面である。例えば、側面から配線材が延出するようにしてもよい。この場合、配線材１０１Ｂ，１０１Ｃは、対向する二つの主面のうちの一方の主面と側面からそれぞれ延出するようにしてもよいし、他方の主面と側面からそれぞれ延出するようにしてもよいし、一方の主面、他方の主面および側面からそれぞれ延出するようにしてもよい。

上述した実施の形態２では、配線材１０１Ｂ，１０１Ｃが、同一の形状をなし、湾曲方向を揃えて中継基板１００に保持されているものとして説明したが、信号入出力電極７１ａと接続できれば、これに限らない。例えば、曲率半径が異なるものを含んでいてもよいし、湾曲方向を異なるものとしてもよい。以下、変形例１，２では、配線材の他の例を説明する。

（実施の形態２の変形例１）
図１２は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。図１２に示すように、本変形例１では、配線材１０４Ａ，１０４Ｂが、接合部１０２に接合される湾曲部分が互いに交差するように配置されている。本変形例１のように、配線材１０４Ａ，１０４Ｂの湾曲部分が互いに交差するように配線材１０４Ａ，１０４Ｂを配置すれば、圧電素子７１における配線材１０４Ａ，１０４Ｂの接合箇所が、上述した実施の形態２と比して離れるため、圧電素子７１に対して配線材１０４Ａ，１０４Ｂが荷重を加える位置が分散し、圧電素子７１に対する配線材１０４Ａ，１０４Ｂによる荷重の集中を抑制することができる。また、接合箇所が離れることで、配線材１０４Ａ，１０４Ｂと、各信号入出力用電極７１ａとの接合を容易に行うことができる。

（実施の形態２の変形例２）
図１３は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を説明する部分断面図である。図１３に示すように、本変形例２では、配線材１０５Ａ，１０５Ｂが、接合部１０２に接合される端部同士が互いに離れるように配置されている。本変形例２のように、端部同士が互いに離れるように配線材１０５Ａ，１０５Ｂを配置すれば、圧電素子７１における配線材１０５Ａ，１０５Ｂの接合箇所が、上述した実施の形態２の変形例１と比して一層離れるため、圧電素子７１に対して配線材１０５Ａ，１０５Ｂが荷重を加える位置が分散し、圧電素子７１に対する配線材１０５Ａ，１０５Ｂによる荷重の集中をさらに抑制することができる。

ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態および変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態および変形例には限定されず、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態および変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。

また、上述した実施の形態１，２では、超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換するものとして圧電素子を例に挙げて説明したが、これに限らず、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を利用して製造した素子、例えばＣ−ＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers）やＰ−ＭＵＴ（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers）であってもよい。

また、超音波内視鏡として、光学系がなく、振動子を機械的に回転させ走査する細径の超音波プローブに適用してもよい。超音波プローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。

また、超音波振動子は、リニア振動子でもラジアル振動子でもコンベックス振動子でも構わない。超音波振動子がリニア振動子である場合、その走査領域は矩形（長方形、正方形）をなし、超音波振動子がラジアル振動子やコンベックス振動子である場合、その走査領域は扇形や円環状をなす。また、超音波内視鏡は、超音波振動子をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。

また、超音波内視鏡として、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に用いられる。

以上のように、本発明にかかる超音波振動子モジュールおよび超音波内視鏡は、圧電素子と配線との接合強度を確保しつつ、圧電素子の配列密度を大きくするのに有用である。

１ 内視鏡システム
２ 超音波内視鏡
３ 超音波観測装置
４ 内視鏡観察装置
５ 表示装置
６ 光源装置
７ 超音波振動子
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルコード
２４ コネクタ
３１ 超音波ケーブル
４１ ビデオケーブル
６１ 光ファイバケーブル
７１ 圧電素子
７２ 第１音響整合層
７３ 第２音響整合層
７４ 音響レンズ
１００ 中継基板
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０４Ａ，１０４Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｂ 配線材
１０２ 接合部
１０３ 補強層
２１１ 先端部
２１２ 湾曲部
２１３ 可撓管部
２１４ 超音波振動子モジュール
２１５ 内視鏡モジュール
２２１ 湾曲ノブ
２２２ 操作部材
２２３ 処置具挿入口

Claims (7)

1. 長手方向を揃えて配列されてなる複数の圧電素子と、
   各圧電素子の表面にそれぞれ形成されている複数の電極と、
   少なくとも一つの面から延出し、前記複数の圧電素子の各電極とそれぞれ接続する複数の配線材を有する基板と、
   前記配線材の前記電極に接触する面と反対側の面に設けられる補強層と、
   を備えたことを特徴とする超音波振動子モジュール。
2. 前記配線材は、前記電極と接続する側の端部が湾曲している
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子モジュール。
3. 前記補強層は、前記基板を構成する材料と同じ材料を用いて形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波振動子モジュール。
4. 前記複数の配線材は、前記基板において、互いに異なる複数の面からそれぞれ延出している
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子モジュール。
5. 前記複数の配線材は、前記基板の主面と直交する方向からみた平面視で、互い違いに配列されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子モジュール。
6. 前記複数の圧電素子は、曲面に沿って配列されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子モジュール。
7. 請求項１に記載の超音波振動子モジュールを先端に有し、被検体内に挿入される挿入部、
   を備えたことを特徴とする超音波内視鏡。