JP6606276B2 - 超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡 - Google Patents
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Description
特許文献3は、超音波探触子において、凸曲面上に配置された超音波振動子アレイの両側から交互に接続した信号線を、両面に導電路が形成された、単一のフレキシブルプリント配線基板により、一側面側から電極を導出することを開示している。
特許文献5は、超音波振動子アレイの幅方向の中央部付近において、超音波振動子アレイの電極と電気的に接続され、それぞれ超音波振動子アレイの電極の半分と電気的に接続される第1及び第2の信号パターン群を有するプリント基板を備える超音波探触子を開示している。第1及び第2の信号パターン群は、それぞれ異なる方向において同軸ケーブルと配線される。
操作性の向上、及び患者負担の改善のために、超音波観察部の小型化が求められているにもかかわらず、上述のように、超音波観察部の製造安定性及びその製造コストの観点から、超音波観察部の小型化は、非常に難しいという問題があった。
また、本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、上記目的に加え、ケーブル配線前に超音波振動子アレイの検査が可能であり、製造安定性が高く、コストアップを招くことがなく、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡を提供することを他の目的とする。
また、バッキング材層の凹部は、バッキング材層の外側面より中心側に向って設けられていることが好ましい。
また、バッキング材層の凹部は、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する貫通穴、又はバッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って凹んだ座グリのいずれかであることが好ましい。
また、貫通穴は、円形、又は多角形に刳り貫かれた形状、又は半円形状であり、座グリは、バッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って座グリをすることによって形成されており、座グリは、弓形状の座グリ、半円状のザグリ、多角形状のザグリ、角錐状の座グリ、又は円錐状のザグリであることが好ましい。
また、バッキング材層の凹部は、超音波振動子アレイから遠ざかる方向に向かって拡大するように形成されてなることが好ましい。
また、ケーブル配線部は、配線基板においてバッキング材層の中心側の面に設けられていることが好ましい。
また、更に、バッキング材層の凹部に収納されたケーブル配線部とバッキング材層との間の凹部の隙間は、充填剤によって埋められてなることが好ましい。
また、ケーブル配線部のすくなくとも一部は、充填剤によって覆われてなることが好ましい。
また、更に、配線基板と、ケーブル配線部とを備え、配線基板の複数の配線とそれぞれケーブル配線部に配線接続された複数のケーブルが接続されてなるケーブルユニットを有することが好ましい。
また、配線基板は、フレキシブルプリント配線基板、プリント配線回路基板、又は両方を有することが好ましい。
また、フレキシブルプリント配線基板は、熱融着によって電極部と電気的に接続され、超音波振動子アレイの外側面に配置されていることが好ましい。
また、フレキシブルプリント配線基板は、異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて電極部と電気的に接続され、超音波振動子アレイの外側面に配置されていることが好ましい。
また、更に、フレキシブルプリント配線基板が超音波振動子アレイの外側面に配置され、ケーブル配線部が収納されたバッキング材層の凹部の隙間に充填剤を注入して埋めることが好ましい。
本発明によれば、上記効果に加え、更に、ケーブル配線前に超音波振動子アレイの検査が可能であり、製造安定性が高く、コストアップを招くことがなく、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡を提供することができる。
図1は、本発明の超音波振動子ユニットを用いる本発明の超音波内視鏡を使用する超音波検査システムの構成の一例を示す概略構成図である。
図1に示す超音波検査システム10は、患者等の被検体の体表からの超音波検査では困難な胆嚢又は膵臓の観察を被検体の体腔である食道、胃、十二指腸、小腸、及び大腸等の消化管を経由して可能にし、本発明の超音波振動子ユニットを備え、超音波断層画像(以下、超音波画像という)を取得する超音波観察部と、内視鏡光学画像(以下、内視鏡画像という)を取得する内視鏡観察部とを有する本発明の超音波内視鏡を被検体の体腔内に挿入して、被検体の内視鏡画像を観察しながら被検体の観察対象部位の超音波画像を取得するものである。
また、超音波検査システム10は、更に、洗浄水等を貯留する送水タンク21aと、体腔内の吸引物(供給された洗浄水等も含む)を吸引する吸引ポンプ21bとを備えている。なお、超音波検査システム10は、図示しないが、更に、送水タンク21a内の洗浄水、又は外部の空気等の気体を超音波内視鏡12内の管路(図示せず)に供給する供給ポンプ等を備えていても良い。
超音波内視鏡12は、先端に超音波観察部36と内視鏡観察部38とを備え、被検体の体腔内に挿入するための挿入部22と、挿入部22の基端部に連設され、医師や技師などの術者が操作を行うための操作部24と、操作部24に一端が接続されたユニバーサルコード26とから構成されている。
ここで、送水タンク21aは、超音波内視鏡12の内視鏡観察部38等の洗浄等のために超音波内視鏡12内の送気送水管路に供給する洗浄水等を貯留するためのものである。なお、送気送水ボタン28aは、送水タンク21aから送気送水管路を経て供給された空気等の気体、及び洗浄水等の水を挿入部22の先端側の内視鏡観察部38から噴出させるために用いられる。
また、鉗子口30は、鉗子や穿刺針、高周波メス等の処置具を挿通するためのものである。
湾曲部42は、操作部24に設けられた一対のアングルノブ29、29を回動することによって遠隔的に湾曲操作される。これにより、先端部40を所望の方向に向けることができる。
なお、これらのプロセッサ装置14、及び16は、PC(パーソナルコンピュータ)等のプロセッサによって構成されるものであっても良い。
図2は、図1に示す超音波内視鏡の先端部及びその近傍を示す部分拡大平面図である。図3は、図2に示すIII−III線矢視図であり、図2に示す超音波内視鏡の先端部をその長手方向に沿った中心線によって切断した縦断面図である。図4は、図3に示す超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の部分拡大縦断面図である。図5は、図2に示すV−V線矢視図であり、図2に示す超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の超音波振動子アレイの円弧構造の中心線によって切断した横断面図である。
図2に示す例では、処置具導出口44は、超音波観察部36と内視鏡観察部38との間に設けられているが、本発明は特に図示例に限定されず、内視鏡観察部38内に設けられていても良いし、内視鏡観察部38よりも基端側(湾曲部42側)に設けられていても良い。
超音波振動子ユニット46は、複数の超音波振動子(トランスデューサ)48からなる超音波振動子アレイ50と、超音波振動子アレイ50の外側面に設けられる電極部52と、超音波振動子アレイ50の各超音波振動子48を下面側から支持するバッキング材層54と、電極部52と電気的に接続されるフレキシブルプリント配線基板(以下、単にFPC(Flexible Printed Circuit)という)56と、FPC56に接続される複数本のケーブル58が配線接続されたケーブル配線部60とを有する。ここで、図示例では、FPC56とケーブル配線部60とは、ケーブルユニット62として一体化されている。
音響整合層64は、人体等の被検体と超音波振動子48との間の音響インピーダンス整合をとるためのものである。
音響整合層64上に取り付けられている音響レンズ66は、超音波振動子アレイ50から発せられる超音波を観察対象部位に向けて収束させるためのものである。音響レンズ66は、例えば、シリコン系樹脂(ミラブル型シリコンゴム(HTVゴム)、液状シリコンゴム(RTVゴム)等)、ブタジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等からなる。音響整合層64によって被検体と超音波振動子48との間の音響インピーダンス整合をとり、超音波の透過率を高めるため、音響レンズ66には、必要に応じて酸化チタンやアルミナ、シリカ等の粉末が混合される。
即ち、超音波振動子アレイ50は、複数の超音波振動子48が、一例として、図示例のように一次元アレイ状に所定のピッチで配列されてなるものである。このように、超音波振動子アレイ50を構成する各超音波振動子48は、先端部40の軸線方向(挿入部22の長手軸方向)に沿って凸湾曲状に等間隔で配列されており、超音波用プロセッサ装置14から入力される駆動信号に基づいて順次駆動されるようになっている。これによって、図2に示す超音波振動子48が配列された範囲を走査範囲としてコンベックス電子走査が行われる。
なお、図示は省略するが、隣接する2つの超音波振動子48同士の隙間には、エポキシ樹脂等の充填材が充填されている。
また、観察対象部位から反射されたエコー信号(超音波エコー)を受信すると、圧電体が振動して電圧を発生し、この電圧を受信した超音波エコーに応じた電気信号(超音波検出信号)として超音波用プロセッサ装置14に出力する。そして、超音波用プロセッサ装置14において各種の信号処理が施されてから、超音波画像としてモニタ20に表示される。
なお、図3、及び図4においては、円弧状に配列された複数の電極52a及びこれらからなる電極部52は、バッキング材層54に隠れて見えないが、分かり易くするために破線表示している。
電極部52は、超音波振動子48の配列面に対して垂直となる超音波振動子アレイ50の外側面に設けられるが、超音波振動子48の数が少ない場合には、片側の外側面でも良いが、超音波振動子48の数は多い方が好ましいので、複数の電極52aは、超音波振動子アレイ50の両外側面に設けられることが好ましい。
なお、図5に示す例では複数の電極52aを、各超音波振動子48の長手方向の端面側に設けられた個別電極で構成しているが、本発明はこれに限定されず、超音波振動子48の個別電極52aに導通していれば、個別電極から配線によって接続された別の電極によって構成しても良い。また、電極部52には、直接共通電極が含まれているが、共通電極52bから配線によって接続された電極が含まれていても良い。
電極部52の複数の電極52a及び52bは、電極パッドとして設けられていることが好ましい。
更に、本発明に用いられるバッキング材層は、好ましくは、弓形状(半円より小さい円弧を持つ部分円筒形状)であっても良いし、円柱を中心線に平行な平面で切断した形状であってもよいし、半円柱形状、又は、円柱を中心線に平行な平面で切断した形状のバッキング材層にその底面側から開けられ、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する半楕円形状、多角形状、又は異形状等の貫通凹部を備えるものであって良い。
例えば、本発明に用いられるバッキング材層の凹部は、バッキング材層の外側面より中心側に向って設けられていることが好ましい。したがって、凹部は、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する凹部(本発明の第1凹部である)、又はバッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って凹んだ凹部(本発明の第2凹部である)であることがより好ましい。
ここで、第1凹部としては、バッキング材層の底面側から円形に刳り貫かれた、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する凹部(第1凹部)であっても良いし、上述した半楕円形状、多角形状、又は異形状等の貫通凹部であっても良い。
このような凹部は、例えば円錐状の座グリ70aのように、超音波振動子アレイ50から遠ざかる方向に向かって拡大するように形成されてなることが好ましい。
更に、本発明に用いられる凹部は、座グリ68a、69a、及び70aのように貫通していない場合には、バッキング材層の両方の外側面、即ち両側の側面に設けられていることが好ましい。
したがって、超音波振動子アレイ50は、バッキング材層54の断面凸円弧状に形成された上面となる円弧状の外表面54b上に、図示例では、複数の直方体状の超音波振動子48をその長手方向が平行となるように、好ましくは等間隔に配列したもの、即ち、複数の超音波振動子48が円弧状かつ外側に向けて配列されたものである。
ケーブル配線部60は、FPC56の複数(48〜192)の配線にそれぞれ接続される複数(48〜192)本のケーブル58が予め配線接続されたものである。
ケーブル配線部60は、図5に示す例では、FPC56の複数の配線パッド57を共有し、複数(48〜192)の配線パッド57にはそれぞれ複数(48〜192)本のケーブル58が予め配線接続されている。
ここで、ケーブルユニット62は、1つの配線基板、例えば、FPC56等のフレキシブルな配線基板とプリント配線回路基板(以下、PCB(Printed Circuit Board)という)、又はプリント配線基板(以下、PWB(Printed Wired Board)等のリジッドな配線基板とが一体化された多層基板を用いるものである。ケーブルユニット62では、FPC56の複数の配線パッド57をリジッドな配線基板に設けて、複数の配線パッド57に複数本のケーブル58を予め配線接続してケーブル配線部60を設け、複数の配線パッド57にそれぞれ導通するFPC56の複数の配線パッド56aと超音波振動子アレイ50の電極部52の複数の電極52a(電極パッド)とが互いに接触するように超音波振動子アレイ50とケーブルユニット62のFPC56とを貼り合わせて複数の配線パッド56aと複数の電極52a(電極パッド)とを互いに電気的に接続する。
こうすることにより、本発明では、超音波振動子配線作業の簡素化、効率化、作業性の向上を図ることができ、小型化ができ、かつ超音波振動子アレイの各電極、及び多数のケーブルを配線する際に作業性の良く、作業工程の難易度が低く、ケーブルへの負荷がかかりにくく断線の危険性が少ない配線構造を有し、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニットを提供することができる。
次に、ケーブル配線部60と一体化されたFPC56の超音波振動子アレイ50への貼り合わせを上述した例と同様に行えばよい。
このように、予めケーブル58を配線したFPC56等のフレキシブル基板を含む小型基板に配線しておき、この小型基板(FPC56の配線パッド56a)と超音波振動子アレイ50(電極部52の電極52a)を貼り合せることにより、超音波振動子の配線工程の簡素化を図ることができる。
これらの貼り合わせ(即ち、電気的な接続)も、配線パッド56aと電極52aとの電気的な接続と同様に、異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて行うことが好ましく、また、熱融着によって行うことが好ましい。なお、これらの電気的な接続も、これらの方法に制限される訳ではなく、配線の作業性を阻害せず、作業工程の難易度が高くならなければ、いかなる方法を用いても良く、ワイヤーボンディング、半田付け等の方法などの公知の方法を用いても良い。
この場合にも、同様に、超音波振動子の配線工程の簡素化を図ることができる。
また、ケーブル配線部60は、複数のケーブル58が極細であることから、安定して先端部40の外装部材41内に配置するためには、PCB、又はPWB等のリジッドな配線基板を用いて構成することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、FPCのようなフレキシブル基板を用いて構成しても良いし、これらを組み合わせて用いても良い。即ち、ケーブル配線部60は、上述したような本発明に用いられる配線基板を用いて構成しても良い。
このように、多数のケーブル58が配線接続されたケーブル配線部60をバッキング材層54の凹部54aに収納させることにより、本発明では、超音波内視鏡12の先端部40の超音波観察部36内の空間を有効に使用することができる。その結果、超音波振動子ユニットの小型化、ひいては、超音波内視鏡12の小型化を図ることができる。
なお、本発明の超音波振動子ユニット46を超音波内視鏡12の先端部40の外装部材41に取り付ける際には、超音波振動子ユニット46、即ち、音響レンズ66、ケーブルユニット62、充填剤層74、及び多数のケーブル58と、外装部材41との間の隙間(空間)は、放熱性の良い充填剤で埋めて、充填剤層76としておくことが好ましい。
このような充填剤層74及び76は、バッキング材層54の凹部54a内の隙間、及び超音波振動子ユニット46と外装部材41との間の隙間を埋めるために設けられるものであって、ケーブル配線部60と多数のケーブル58の配線部分及び延長部分の一部とを固定して、ケーブル58等の断線を防止することができるものである。このように、ケーブル配線部60、及び多数のケーブル58の少なくとも一部を、充填剤にて覆い、充填剤層74及び/又は76を形成しておくことで、本発明の超音波振動子ユニット46、及び超音波観察部36のアセンブリの取り回し時のケーブル58の部分の保護を行うことができる。
Q=100×|Zp−Zb|/(Zp+Zb) …(1)
この音響インピーダンス反射率Qは、充填剤層74とバッキング材層54との境界面における超音波(音響ビーム)の反射のし易さを表す指標であり、すなわち、値が0%に近いほど、充填剤層74の音響インピーダンスとバッキング材層54の音響インピーダンスとが整合していることを示す。上記の音響インピーダンス反射率が50%以下程度であれば、超音波振動子アレイ50の下側に伝播した超音波が原因となる雑音は、超音波振動子アレイ50において受信される超音波信号を用いて、超音波プロセッサ装置14において超音波画像を生成することにおいて、問題とはならないように処理をすることができる。
なお、充填剤層76においても、充填剤層74と同様に、バッキング材層54との音響インピーダンスの整合を取っておく方が好ましい。
なお、充填剤層74においても、充填剤層76と同様に、放熱性の良い充填剤を用いておく方が好ましい。
例えば、図10に示すように、超音波振動子アレイ50の電極部52の電極52aをバッキング材層54の上表面54b(超音波振動子48の配列面)から外側面54eまで延ばして、ケーブルユニット62のFPC56の少なくとも配線パッド56aの部分の厚みをその分だけ薄くして、バッキング材層54の外側面54eに延びた電極52aの延長部分と、厚みが薄くなったFPC56の配線パッド56aの部分とを貼り合わせて接合し、両者を半田等で電気的に接続するようにしても良い。
なお、図11に示す例では、貫通していない座グリ(凹部)68aを持つバッキング材層68を用いているが、本発明はこれに限定されず、図5、図6、及び図10に示す貫通する半円柱状の凹部54aを持つ半円筒状のバッキング材層54を用いても良いし、図8、及び図9に示すような貫通していない凹部69a、及び70aをそれぞれ持つバッキング材層69、及び70を用いても良いし、その他の形状、及び構造のバッキング材層を用いても良い。
図11Aに示すように、バッキング材層68の外側面側にケーブル配線部60を設けることも可能である。但し、図11Aに示すように、ケーブルユニット62を構成する配線基板を、バッキング材層68の凹部68aの内壁面に沿って中心側に屈曲させて、その外側にケーブル配線部60を設ける必要があるので、FPC等の配線基板の構造が複雑になることが懸念される。即ち、図11Aに示す例では、FPC56の部分は、図5、図10、及び図11に示す例と同様に、超音波振動子アレイ50の外側面の電極部52に貼り付けられ、FPC56に続く配線基板部分は、凹部68aの内壁面に沿って中心側に屈曲され、続いて図中下方に屈曲され、下方に屈曲された配線部分の外側面にケーブル配線部60が設けられる。
なお、図11Aに示す例の場合も、図11に示す例と同様に、図5、図6、及び図10に示すバッキング材層54を用いても良いし、図8、及び図9に示すバッキング材層69、及び70を用いても良いし、その他の形状、及び構造のバッキング材層を用いても良い。
観察窓78は、先端部40の斜め上方に向けて取り付けられている。観察窓78から入射した観察対象部位の反射光は、対物レンズ80で固体撮像素子82の撮像面に結像される。固体撮像素子82は、観察窓78、及び対物レンズ80を透過して撮像面に結像された観察対象部位の反射光を光電変換して、撮像信号を出力する。固体撮像素子82としては、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)、及びCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体)等を挙げることができる。固体撮像素子82で出力された撮像画像信号は、挿入部22から操作部24まで延設された配線ケーブル88を経由して、ユニバーサルコード26により内視鏡用プロセッサ装置16に伝送される。内視鏡用プロセッサ装置16は、伝送された撮像信号に対して、各種信号処理、および画像処理を施し、内視鏡光学画像としてモニタ20に表示する。
また、洗浄ノズル86は、観察窓78、及び照明窓84の表面を洗浄するために、送水タンク21aから超音波内視鏡12内の送気送水管路を経て空気、又は洗浄水を観察窓78、及び照明窓84に向けて噴出する。
処置具導出口44の内部には、図示しないが、処置具導出口44から体腔内に導入される処置具の導出方向を可変する起立台が設けられていても良い。起立台にはワイヤ(図示せず)が取り付けられており、操作部24の起立レバー(図示せず)の操作による押し引き操作によって起立台の起立角度が変化し、これによって処置具が所望の方向に導出されるようになる。
次いで、観察対象部位に先端部40が到達し、超音波断層画像を取得する指示がなされると、超音波プロセッサ装置14から超音波内視鏡12内のケーブル58、ケーブルユニット62、及び電極部52を介して駆動制御信号が超音波振動子48に入力される。駆動制御信号が入力されると、超音波振動子48の両電極に規定の電圧が印加される。そして、超音波振動子48の圧電体が励振され、音響レンズ66を介して、観察対象部位に超音波が発せられる。
超音波の照射後、観察対象部位からのエコー信号が超音波振動子48で受信される。この超音波の照射、およびエコー信号の受信は、駆動する超音波振動子48をマルチプレクサ等の電子スイッチによりずらしながら繰り返し行われる。これにより、観察対象部位に超音波が走査される。超音波プロセッサ装置14では、エコー信号を受信して超音波振動子48から出力された検出信号を元に、超音波断層画像が生成される。生成された超音波断層画像は、モニタ20に表示される。
超音波振動子ユニット46の製造方法は、超音波振動子アレイ50の多数の超音波振動子48への配線工程の簡素化が図れることを特徴とするものであり、配線工程について詳細に説明するが、超音波振動子ユニット46の個々の構成要素及び個々の部材の製造はなされているものとしている。
また、本発明の超音波振動子ユニット46の製造方法を、図12〜図17を参照して説明するが、図12〜図17は、実際の構成要素及び部材を示しているものではなく、説明に必要な部分のみを記載し、説明に用いない部分は省略している説明のための図面である。
また、図12に示すように、超音波振動子アレイ50の外側面において、超音波振動子アレイ50の電極部52の複数の電極52a(図4及び図5参照)と貼り合わせによって電気的に接続できる複数の接続用電極92a、複数の接続用電極92aより電極間のピッチ間隔が大きい複数の検査用電極92b、及びこれらをそれぞれ導通している配線92cとを有する検査用フレキシブル基板92を準備する。
次に、図13に示すように、検査用フレキシブル基板92の複数の接続用電極92aと、超音波振動子アセンブリ90の超音波振動子アレイ50の電極部52の複数の電極52aとが接合されるように、検査用フレキシブル基板92を超音波振動子アレイ50の電極部52に張り合わせて、複数の接続用電極92aと、複数の電極52aと電気的に接合する。
この超音波振動子検査アセンブリ94の複数の検査用電極92bを用いて、超音波振動子アレイ50の複数の超音波振動子48の検査を行う。複数の検査用電極92bは、超音波振動子アレイ50の電極部52の複数の電極52aより、電極間のピッチ間隔が大きいので、例えばケーブル端部がクリップ状のコネクタとなっており、クリップ状コネクタで検査用電極92bを挟むことで導通をとる治具を用いることが可能になるため、容易に検査を行うことができる。
従来は、超音波振動子アセンブリ90の超音波振動子アレイ50の電極部52の複数の電極52aに複数のケーブル58を接続した後にしか、超音波振動子アレイ50の複数の超音波振動子48の検査を行うことができなかったので、超音波振動子48が検査に合格しない場合には、極細で高価な複数のケーブル58が使用できなくなるために、コストアップとなっていたが、本発明の超音波振動子ユニット46の構造にすることにより、コストダウンを図ることができる。
なお、この時、超音波振動子検査アセンブリ94から、張り合わせた検査用フレキシブル基板92全体を剥がして取り去っても良い。
一方、図14に示すように、複数の接続用電極92a、又は超音波振動子アレイ50の電極部52の複数の電極52aに対し、張り合わせによる接合が可能な配線パッド56aを持つFPC56と、複数のケーブル58が予め配線接続された配線パッド57を持つケーブル配線部60が形成された配線基板とを有する多層FPC等の多層配線基板からなるケーブルユニット62を準備しておく。
なお、ケーブルユニット62のケーブル配線部60は、その少なくとも一部、図示例では、2つの配線パッド57が、バッキング材層54の半円形状の凹部54aに収納されるように形成される。図示例では、ケーブル配線部60が形成された配線基板は、バッキング材層54の半円形状の凹部54aと同じ半円形状となっている。
一方、図16は、図5のP−P線断面図であり、超音波振動子ユニット46の横断面図である。図16に示すように、ケーブルユニット62のケーブル配線部60は、バッキング材層54の凹部54a内に収納されている。
また、バッキング材層54の凹部54aは、ケーブルユニット62のケーブル配線部60及び複数のケーブル58によって埋められているが、全ては埋まっておらず、隙間98が存在する。
続いて、この隙間98に、バンキング性、音響整合性、及び/又は放熱性等を考慮して充填剤を注入して、充填剤層74を作製する。
こうして、最終的な本発明の超音波振動子ユニット46を製造することができる。
ところで、本発明においては、図示例のバッキング材層54は、半円筒状(ドーナツ型)になっており、同一円弧を描いた際にその円弧の上半分にケーブル配線部の少なくとも一部が含まれるような配置にするようにしても良い。
また、ケーブル配線部60がバッキング材層54と干渉しないように、上記円弧とケーブル配線部60のオーバーラップ部のバッキング材層には座グリが設けられているが、単に、空間が空けられていても良い。
このように、本発明の超音波振動子ユニットにおいては、バッキング材層54の凹部54aをバッキング材層54の外側面より中心側に向って設け、超音波内視鏡12の先端部40の超音波観察部36の中心部側の面で行うことで、超音波内視鏡12内の空間を有効に使用することができる。
また、FPC56等のフレキシブル基板を含む小型基板(FPC56の配線パッド56a)からなるケーブルユニット62と、超音波振動子アレイ50(電極部52の電極52a)との電極配線、及び貼付けは、超音波振動子アレイ50の外側面(超音波振動子48の端面)において行うようにしても良い。
Claims (16)
- 複数の超音波振動子が円弧状かつ外側に向けて配列された超音波振動子アレイと、
前記複数の超音波振動子の配列による円弧状面に対して垂直となる前記超音波振動子アレイの端面側に設けられ、前記複数の超音波振動子とそれぞれ導通する複数の電極を持つ電極部と、
前記複数の超音波振動子の配列面に対して内側となる、前記超音波振動子アレイの背面に配設された、断面円弧状の外表面を持ち、該外表面と逆の内側に凹部を備えるバッキング材層と、
前記電極部の複数の電極と電気的に接続される複数の配線を持つ配線基板と、
前記複数の配線にそれぞれ接続される複数のケーブルが配線接続されたケーブル配線部と、を有し、
前記バッキング材層の前記凹部は、前記超音波振動子アレイから遠ざかる方向に向かって拡大するように形成されてなり、
前記バッキング材層の前記凹部に前記ケーブル配線部の少なくとも一部が含まれてなることを特徴とする超音波振動子ユニット。 - 前記バッキング材層は、弓形状、半円筒状、円柱を中心線に平行な平面で切断した豚背形状、又は半円柱状であり、
前記バッキング材層の底面は、同一平面上に位置する連続する1つの平面、又は同一平面上に位置する分離された2つの平面である請求項1に記載の超音波振動子ユニット。 - 前記バッキング材層の前記凹部は、前記バッキング材層の外側面より中心側に向って設けられている請求項1又は2に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記バッキング材層の前記凹部は、前記バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する貫通穴、又は前記バッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って凹んだ座グリのいずれかである請求項1〜3のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記貫通穴は、円形、又は多角形に刳り貫かれた形状、又は半円形状であり、
前記座グリは、前記バッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って座グリをすることによって形成されており、
前記座グリは、弓形状の座グリ、半円状のザグリ、多角形状のザグリ、又は角錐状の座グリ、円錐状のザグリである請求項4に記載の超音波振動子ユニット。 - 前記バッキング材層の外側面の両側にそれぞれ前記ケーブル配線部が配置され、
前記バッキング材層の前記凹部は、それぞれの前記ケーブル配線部を配置するために、前記バッキング材層の外側面の両側に、又は両側を貫通して設けられる請求項1〜5のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニット。 - 前記ケーブル配線部は、前記配線基板において前記バッキング材層の中心側の面に設けられている請求項1〜5のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニット。
- 更に、前記バッキング材層の前記凹部に収納された前記ケーブル配線部と前記バッキング材層との間の前記凹部の隙間は、充填剤によって埋められてなる請求項1〜7のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記ケーブル配線部のすくなくとも一部は、前記充填剤によって覆われてなる請求項8に記載の超音波振動子ユニット。
- 更に、前記配線基板と、前記ケーブル配線部とを備え、前記配線基板の前記複数の配線とそれぞれ前記ケーブル配線部に配線接続された前記複数のケーブルが接続されてなるケーブルユニットを有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記ケーブルユニットは、前記配線基板であるフレキシブルプリント配線基板と、前記ケーブル配線部を持つリジットなプリント配線回路基板とを有する多層配線基板である請求項10に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板、プリント配線回路基板、又は両方を有する請求項1〜11のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記フレキシブルプリント配線基板は、熱融着によって前記電極部と電気的に接続され、前記超音波振動子アレイの外側面に配置されている請求項11又は12に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記フレキシブルプリント配線基板は、異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて前記電極部と電気的に接続され、前記超音波振動子アレイの外側面に配置されている請求項11又は12に記載の超音波振動子ユニット。
- 更に、前記フレキシブルプリント配線基板が前記超音波振動子アレイの外側面に配置され、前記ケーブル配線部が収納された前記バッキング材層の前記凹部の隙間に充填剤を注入して埋める請求項11〜14のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニット。
- 被検体の体腔内を撮影して、それぞれ超音波画像及び内視鏡画像を取得するための超音波内視鏡であって、
前記体腔内に挿入される挿入部と、
前記挿入部の先端に設けられ、請求項1〜15のいずれか1項に記載の超音波振動子ユニットを備え、前記超音波画像を取得するための超音波観察部と、
前記挿入部の、前記超音波観察部より基端側に設けられ、前記体腔内の撮像対象部位を照明する照明光を出射する照明光学系、及び該照明光学系からの前記照明光によって照明された前記撮像対象部位を撮像する撮像光学系を備えた内視鏡観察部と、
前記挿入部の、前記超音波観察部より基端側に設けられ、処置具を前記体腔内に挿入するための処置具導出口を備える処置具チャンネルと、を有することを特徴とする超音波内視鏡。
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