JP7324181B2 - 超音波内視鏡 - Google Patents
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Description
本発明は、超音波内視鏡に関する。
近年、医療現場において、被検者の体内に超音波を照射し、その反射波を受信して映像化することにより、体内の状態を観察する超音波内視鏡が使用されている。
このような超音波内視鏡は、例えば特許文献１に開示されているように、超音波振動子を構成する圧電素子を備える先端部と、先端部の基端に接続された湾曲部及び軟性部と、湾曲部及び軟性部に挿通される複数の同軸ケーブルと、圧電素子と同軸ケーブルとを電気的に接続する配線基板と、を備える。
ところで、同軸ケーブルは、絶縁被覆された１本の信号線の周囲をシールド層、及び外皮で覆うため、同軸ケーブルの外径が大きくなり、超音波内視鏡を細径化することが困難であった。
そこで、この同軸ケーブルに代えて非同軸ケーブルを適用することにより、超音波内視鏡を細径化することが考えられる。しかしながら、非同軸ケーブルに含まれる複数の信号線と超音波振動子との接続において、信号線の長さに起因して超音波画像に画質劣化（例えば、ムラ）が生じる場合があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、超音波画像の画質劣化を抑制でき、かつ細径化が可能な超音波内視鏡を提供することを目的とする。
第１態様の超音波内視鏡は、複数の超音波振動子が配列された超音波振動子アレイを有する先端部を含む挿入部と、挿入部に挿通されるケーブルと、複数の超音波振動子とケーブルとを電気的に接続する基板であって、先端部に配置される基板と、を備える超音波内視鏡であって、ケーブルは、複数の信号線及び複数のグランド線からなる第１のケーブル束と、第１のケーブル束を被覆する第１のシールド層と、を含む非同軸ケーブルと、複数の非同軸ケーブルからなる第２のケーブル束を被覆する外皮と、を有し、基板は、複数の超音波振動子にそれぞれ接続された複数の電極パッドを備え、ケーブルから各第１のケーブル束が個々に引き出され、さらに第１のケーブル束の各信号線が引き出されて基板の電極パッドに電気的に接続され、複数の超音波振動子は、同時に駆動される複数の駆動単位で構成され、各駆動単位の複数の電極パッドに各第１のケーブル束の複数の信号線が接続されて信号線群が構成され、信号線群は少なくとも第１のケーブル束の先端からの長さが異なる２種類以上の信号線を含む。
第２態様の超音波内視鏡において、信号線群において、各第１のケーブル束における信号線は等しい長さを有し、かつ第１のケーブル束同士おいて、信号線は２種類以上の長さを備える。
第３態様の超音波内視鏡において、信号線群において、各第１のケーブル束における信号線は異なる２種類以上の長さを含む。
第４態様の超音波内視鏡において、各第１のケーブル束における信号線は、すべて異なる長さを有する。
第５態様の超音波内視鏡において、信号線群において、少なくとも１本の異なる長さの信号線を含む。
第６態様の超音波内視鏡において、ケーブルは、外皮の内側に、第２のケーブル束を被覆する第２のシールド層を備える。
第７態様の超音波内視鏡において、ケーブルは、第２のケーブル束と第２のシールド層との間に、第２のケーブル束を被覆する樹脂層を備える。
第８態様の超音波内視鏡において、ケーブルは、外皮の内側に、第２のケーブル束を被覆する樹脂層を備える。
第９態様の超音波内視鏡において、樹脂層は、フッ素系の樹脂層である。
本発明の超音波内視鏡によれば、超音波画像の画質劣化を抑制でき、かつ細径化が可能になる。
以下、添付図面に従って本発明に係る超音波内視鏡の好ましい実施形態について説明する。
図１は、実施形態の超音波内視鏡１２を使用する超音波検査システム１０の一例を示す概略構成図である。
図１に示すように、超音波検査システム１０は、超音波内視鏡１２と、超音波画像を生成する超音波用プロセッサ装置１４と、内視鏡画像を生成する内視鏡用プロセッサ装置１６と、体腔内を照明する照明光を超音波内視鏡１２に供給する光源装置１８と、超音波画像及び内視鏡画像を表示するモニタ２０と、を備える。また、超音波検査システム１０は、洗浄水などを貯留する送水タンク２１ａと、体腔内の吸引物を吸引する吸引ポンプ２１ｂとを備える。
超音波内視鏡１２は、被検体の体腔内に挿入される挿入部２２と、挿入部２２の基端部に連設され、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とを有する。
操作部２４には、送水タンク２１ａからの送気送水管路（不図示）を開閉する送気送水ボタン２８ａと、吸引ポンプ２１ｂからの吸引管路（不図示）を開閉する吸引ボタン２８ｂとが並設される。また、操作部２４には、一対のアングルノブ２９、２９と処置具挿入口３０とが設けられる。
ユニバーサルコード２６の他端部には、超音波用プロセッサ装置１４に接続される超音波用のコネクタ３２ａと、内視鏡用プロセッサ装置１６に接続される内視鏡用のコネクタ３２ｂと、光源装置１８に接続される光源用のコネクタ３２ｃとが設けられる。超音波内視鏡１２は、これらのコネクタ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを介してそれぞれ超音波用プロセッサ装置１４、内視鏡用プロセッサ装置１６及び光源装置１８に着脱自在に接続される。また、コネクタ３２ｃには、送水タンク２１ａに接続される送気送水用チューブ３４ａと、吸引ポンプ２１ｂに接続される吸引用チューブ３４ｂとが備えられる。
挿入部２２は、先端側から順に、超音波観察部３６と内視鏡観察部３８とを有する先端部４０と、先端部４０の基端側に連設された湾曲部４２と、湾曲部４２の基端側と操作部２４の先端側との間を連結する軟性部４３とを有する。
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を回動操作することにより、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。
超音波用プロセッサ装置１４は、後述する超音波観察部３６の超音波振動子ユニット４６（図２参照）の超音波振動子アレイ５０に超音波を発生させるための超音波信号を生成して供給する。また、超音波用プロセッサ装置１４は、超音波が放射された観察対象部位から反射されたエコー信号を超音波振動子アレイ５０で受信して取得し、取得したエコー信号に対して各種の信号処理を施してモニタ２０に表示される超音波画像を生成する。
内視鏡用プロセッサ装置１６は、内視鏡観察部３８において光源装置１８からの照明光に照明された観察対象部位から取得された撮像画像信号を受信して取得し、取得した画像信号に対して各種の信号処理及び画像処理を施して、モニタ２０に表示される内視鏡画像を生成する。
超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６が、別々に設けられた２台の装置（コンピュータ）によって構成されている。ただし、これに限定されるものではなく、１台の装置によって超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６の双方が構成されてもよい。
光源装置１８は、内視鏡観察部３８を用いて体腔内の観察対象部位を撮像して画像信号を取得するために、赤光、緑光及び青光などの３原色光からなる白色光又は特定波長光などの照明光を発生させて、超音波内視鏡１２内のライトガイド（不図示）などを伝搬し、内視鏡観察部３８から出射して体腔内の観察対象部位を照明する。
モニタ２０は、超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６により生成された各映像信号を受けて超音波画像及び内視鏡画像を表示する。これらの超音波画像及び内視鏡画像の表示は、いずれか一方のみの画像を適宜切り替えてモニタ２０に表示したり両方の画像を同時に表示したりすることも可能である。
なお、本実施形態では、一台のモニタ２０に超音波画像及び内視鏡画像を表示するが、超音波画像表示用のモニタと、内視鏡画像表示用のモニタとが別々に設けられてもよい。また、モニタ２０以外の表示形態、例えば、術者が携帯する端末のディスプレイに表示する形態にて超音波画像及び内視鏡画像を表示してもよい。
次に、図２から図４を参照して先端部４０の構成を説明する。
図２は、図１に示す先端部４０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線に沿った断面図であり、先端部４０をその長手軸方向に沿った中心線で切断した縦断面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図であり、先端部４０の超音波観察部３６の超音波振動子アレイ５０の円弧構造の中心線で切断した横断面図である。
図２及び図３に示すように、先端部４０には、先端側に超音波画像を取得するための超音波観察部３６と、基端側に内視鏡画像を取得するための内視鏡観察部３８とが搭載される。また、先端部４０には、超音波観察部３６と内視鏡観察部３８との間に処置具導出口４４が設けられている。
内視鏡観察部３８は、観察窓８２、対物レンズ８４、固体撮像素子８６、照明窓８８、洗浄ノズル９０、及び配線ケーブル９２などから構成される。
処置具導出口４４は、挿入部２２の内部に挿通される処置具チャンネル４５に接続される。図１の処置具挿入口３０から挿入された処置具（不図示）が、処置具チャンネル４５を介して処置具導出口４４から体腔内に導出される。
超音波観察部３６は、図２から図４に示すように、超音波振動子ユニット４６と、超音波振動子ユニット４６を保持する外装部材４１と、超音波振動子ユニット４６に基板６０を介して電気的に接続されるケーブル１００と、を備える。なお、外装部材４１は、硬質樹脂などの硬質部材からなり、先端部４０の一部を構成する。
超音波振動子ユニット４６は、複数の超音波振動子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の幅方向（挿入部２２の長手軸方向に直交する方向）の端部側に設けられる電極５２と、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、バッキング材層５４の幅方向の側面に沿って配設され、電極５２に接続される基板６０と、外装部材４１とバッキング材層５４との間の内部空間５５に充填される充填剤層８０と、を有する。
基板６０は、複数の超音波振動子４８とケーブル１００とを電気的に接続できれば、特に、その構造は限定されない。
基板６０は、例えば、柔軟性を有するフレキシブル基板（フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit））ともいう）、柔軟性を有さない剛性の高いリジッド基板からなるプリント配線回路基板（ＰＣＢ（Printed Circuit Board）ともいう）、又はプリント配線基板（ＰＷＢ（Printed Wired Board）ともいう）等の配線基板から構成されることが好ましい。
超音波振動子ユニット４６は、超音波振動子アレイ５０の上に積層された音響整合層７６と、音響整合層７６の上に積層された音響レンズ７８とを有する。すなわち、超音波振動子ユニット４６は、音響レンズ７８、音響整合層７６、超音波振動子アレイ５０及びバッキング材層５４を有する積層体４７として構成される。
超音波振動子アレイ５０は、外側に向けて凸円弧状に配列された複数の直方体形状の超音波振動子４８から構成されている。この超音波振動子アレイ５０は、例えば４８から１９２個の超音波振動子４８からなる４８から１９２チャンネルのアレイである。これらの超音波振動子４８は、それぞれ圧電体４９を有している。
超音波振動子アレイ５０は電極５２を有する。電極５２は、超音波振動子４８毎に個々に独立した個別電極５２ａと、超音波振動子４８の全てに共通の共通電極である振動子グランド５２ｂとを有する。図４では、複数の個別電極５２ａは、複数の超音波振動子４８の端部の下面に配置され、振動子グランド５２ｂは、超音波振動子４８の端部の上面に配置される。
基板６０は、４８から１９２個の超音波振動子４８の個別電極５２ａとそれぞれ電気的に接続する４８～１９２個の配線（不図示）と、この配線を介して超音波振動子４８にそれぞれ接続される複数の電極パッド６２とを有する。
超音波振動子アレイ５０は、複数の超音波振動子４８を一例として、一次元アレイ状に予め定められたピッチで配列された構成を有する。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（図１参照）から入力される駆動信号に基づいて順次駆動される。これにより、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。
音響整合層７６は、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。
音響レンズ７８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。この音響レンズ７８は、例えば、シリコン系樹脂（ミラブル型シリコンゴム及び液状シリコンゴムなど）、ブタジエン系樹脂又はポリウレタン系樹脂によって形成されている。また、音響レンズ７８には、必要に応じて酸化チタン、アルミナ又はシリカなどの粉末が混合される。これにより、音響レンズ７８は、音響整合層７６におい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、かつ、超音波の透過率を高めることができる。
バッキング材層５４は、図３及び図４に示すように、複数の超音波振動子４８の配列面に対して内側となる、すなわち超音波振動子アレイ５０の背面（下面）に配設される。バッキング材層５４は、バッキング材からなる部材の層で構成される。バッキング材層５４は、超音波振動子アレイ５０を機械的に、かつ、柔軟に支持すると共に、複数の超音波振動子４８から発振され、もしくは観察対象から反射して伝播した超音波信号のうち、バッキング材層５４側に伝播した超音波を減衰させる役割を有する。このため、バッキング材は、硬質ゴムなどの剛性を有する材料からなり、超音波減衰材（フェライト、セラミックスなど）が必要に応じて添加されている。
充填剤層８０は、外装部材４１とバッキング材層５４との間の内部空間５５を埋めるものであって、基板６０、非同軸ケーブル１１０及び各種の配線部分を固定する役割を有する。また、充填剤層８０は、バッキング材層５４との境界面において、超音波振動子アレイ５０からバッキング材層５４側に伝播した超音波信号を反射しないように、バッキング材層５４との音響インピーダンスが一定以上の精度で整合していることが好ましい。更に、複数の超音波振動子４８において発生した熱を放熱する効率を高めるために、充填剤層８０は、放熱性を有する部材で構成されていることが好ましい。充填剤層８０が放熱性を有する場合には、バッキング材層５４、基板６０及び非同軸ケーブル１１０などから熱を受け取るため、放熱効率を向上できる。
上記のように構成された超音波振動子ユニット４６によれば、超音波振動子アレイ５０の各超音波振動子４８が駆動され、超音波振動子４８の電極５２に電圧が印加されると、圧電体４９が振動して超音波を順次発生し、被検体の観察対象部位に向けて超音波が照射される。そして、複数の超音波振動子４８をマルチプレクサなどの電子スイッチで順次駆動させることで、超音波振動子アレイ５０が配された曲面に沿った走査範囲、例えば曲面の曲率中心から数十ｍｍ程度の範囲で超音波が走査される。
また、観察対象部位から反射されたエコー信号を受信すると、圧電体４９が振動して電圧が発生し、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。
実施形態において、図４に示した基板６０は、一端において複数の個別電極５２ａと電気的に接続される複数の電極パッド６２と、振動子グランド５２ｂと電気的に接続されるグランド電極パッド６４とを有する。なお、図４では、ケーブル１００が省略されている。
基板６０と個別電極５２ａとの電気的な接合は、例えば、導電性を有する樹脂材によって確立できる。樹脂材としては、熱硬化性樹脂に微細な導電性粒子を混ぜ合わせたものを膜状に成型したＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）又はＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）を例示できる。
別の樹脂材として、例えば、エポキシ又はウレタンなどのバインダー樹脂の中に金属粒子などの導電性のフィラーを分散させて、接着後にフィラーが導電パスを形成する樹脂材であってもよい。この樹脂材として、銀ペーストなどの導電性ペーストが例示できる。
図３に示すように、ケーブル１００は、複数の非同軸ケーブル１１０と、複数の非同軸ケーブル１１０を被覆する外皮１０２とを備える。非同軸ケーブル１１０に含まれる信号線が、基板６０の電極パッド６２に電気的に接合される。
次に図面を参照して、基板６０とケーブル１００との接続構造を説明する。
図５は、基板６０とケーブル１００とを含む部分の拡大図である。図６はVI-VI線に沿う断面図である。図７はVII-VII線に沿う断面図である。
図５に示すように、基板６０は、基端の側の辺６０ａに沿って配置された複数の電極パッド６２と、複数の電極パッド６２と辺６０ａとの間に配置されたグランド電極パッド６４とを有する。グランド電極パッド６４は、辺６０ａに平行に配置される。
ケーブル１００が、基板６０の辺６０ａに対向する位置に配置される。ケーブル１００は、複数の非同軸ケーブル１１０と、複数の非同軸ケーブル１１０を覆う外皮１０２と、を備える。電極パッド６２と非同軸ケーブル１１０の信号線１１２とが電気的に接合される。非同軸ケーブル１１０は、辺６０ａと直交する辺６０ｂ及び辺６０ｃと平行に配置される。ただし、基板６０と非同軸ケーブル１１０との位置関係は、特に限定されない。
次に、非同軸ケーブル１１０の構造について説明する。図６に示すように、非同軸ケーブル１１０は、複数の信号線１１２と、複数のグランド線１１４とを有する。信号線１１２は、例えば、導体１１２ａと、導体１１２ａの周囲を被覆する絶縁層１１２ｂと、から構成される。導体１１２ａは、例えば、銅又は銅合金の素線で構成される。素線には、例えば、錫メッキ、銀メッキ等のメッキ処理が施される。導体１１２ａは、０．０３ｍｍから０．０４ｍｍの直径を有する。
絶縁層１１２ｂは、例えば、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）等の樹脂材料により構成できる。絶縁層１１２ｂは、０．０１５ｍｍから０．０２５ｍｍの厚みを有する。
グランド線１１４は、信号線１１２と同一の直径を有する導体で構成される。グランド線１１４は、銅又は銅合金の素線、又は銅又は銅合金の複数の素線を撚り合わせた撚線で構成される。
複数の信号線１１２と、複数のグランド線１１４とが撚り合わされることにより、第１のケーブル束１１６が構成される。
非同軸ケーブル１１０は、第１のケーブル束１１６の周囲を被覆する第１のシールド層１１８を備える。第１のシールド層１１８は、接着剤を介して金属箔をラミネートした絶縁フィルムで構成できる。絶縁フィルムはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムで構成される。また、金属箔はアルミニウム箔又は銅箔で構成される。
非同軸ケーブル１１０は、複数の信号線１１２を１セットとして第１のシールド層１１８によりシールドされる。非同軸ケーブル１１０単位で信号線１１２が取り扱われる。
図６に示すように、実施形態の非同軸ケーブル１１０において、第１のケーブル束１１６は、４本の信号線１１２と３本のグランド線の７本が撚り合わされて構成される。４本の信号線１１２の中の１本の信号線１１２が中心に配置される。残りの３本の信号線１１２と３本のグランド線１１４とが、中心の信号線１１２の周囲に、隣接して配置される。ただし、第１のケーブル束１１６における、信号線１１２の本数、グランド線１１４の本数、及びこれらの配置は、図６の構造に限定されない。
次に、ケーブル１００の構造について説明する。図７に示すように、ケーブル１００は複数の非同軸ケーブル１１０を備える。複数の非同軸ケーブル１１０により、第２のケーブル束１０４が構成される。
外皮１０２が、第２のケーブル束１０４を被覆する。外皮１０２は、押出し被覆されたＰＦＡ、ＦＥＰ、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のフッ素系の樹脂材料で構成できる。外皮１０２は、巻回された樹脂製テープ（ＰＥＴテープ）で構成できる。外皮１０２による第２のケーブル束１０４の被覆は、第２のケーブル束１０４の外側を直接的に被覆する場合と、間接的に被覆する場合とを含む。間接的な被覆は、外皮１０２と第２のケーブル束１０４との間に他の層を配置することを含む。
実施形態のケーブル１００は、外皮１０２と第２のケーブル束１０４との間に、内側から順に、樹脂層１０６と第２のシールド層１０８とを備える。樹脂層１０６は第２のケーブル束１０４を被覆する。樹脂層１０６は、例えば、上述のフッ素系の樹脂材料、樹脂製テープで構成できる。
第２のシールド層１０８は、例えば、複数本の素線を編み組むことで構成できる。素線は、メッキ処理（錫メッキ又は銀メッキ）された銅線又は銅合金線等で構成される。
ケーブル１００は、上述した構成以外に樹脂層１０６及び第２のシールド層１０８を何れも備えない場合、樹脂層１０６及び第２のシールド層１０８のいずれか一方のみを備える場合であってもよい。
実施形態のケーブル１００は、１６本の非同軸ケーブル１１０を含んでおり、６４本の信号線１１２を含んでいる。非同軸ケーブル１１０及び信号線１１２の数はこの数値に限定されない。
上述したように、ケーブル１００に含まれる非同軸ケーブル１１０は、従来の同軸ケーブルとは異なり、信号線１１２ごとにシールド層、及び外皮を備えていない。特に、複数の非同軸ケーブル１１０でケーブル１００を構成した場合、ケーブル１００は、従来の同軸ケーブルと比較して細径化が可能になる。また、同軸ケーブルと外径が同じ場合、ケーブル１００は、従来の同軸ケーブルと比較してより多くの信号線１１２を備えることができる。
次に、基板６０と非同軸ケーブル１１０との接続構造を詳細に説明する。図５に示すように、基板６０の基端側において、ケーブル１００の樹脂層１０６（不図示）、第２のシールド層１０８（不図示）、及び外皮１０２が除去され、複数の非同軸ケーブル１１０が露出する。また、基板６０の基端側において、各々の非同軸ケーブル１１０の第１のシールド層１１８が除去され、第１のケーブル束１１６が露出する。
第１のシールド層１１８は基板６０の上に位置し、基板６０と第１のシールド層１１８は、基板６０の主面と直交する方向から見て（以下、平面視）、少なくとも一部が重なり合う。第１のケーブル束１１６は基板６０の上でのみ露出し、基板６０と第１のケーブル束１１６とは基板６０の上でのみ重なり合う。第１のケーブル束１１６は基板６０からはみ出ないので、第１のケーブル束１１６は基板６０と全部重ね合わされる。
基板６０と第１のケーブル束１１６とが、固定部１３０により固定され、基板６０と各第１のケーブル束１１６との相対位置が固定される。固定部１３０は、基板６０と重なる状態で、基板６０と第１のケーブル束１１６とを固定する。複数の信号線１１２と複数のグランド線１１４との撚線により構成された第１のケーブル束１１６は、先端１１６ａにおいて、各信号線１１２に解きほぐされる。解きほぐされた各信号線１１２は、基板６０に配置された電極パッド６２と電気的に接合される。先端１１６ａは各信号線１１２に解きほぐされる開始位置である。なお、一部の第１のケーブル束１１６において、理解を容易にするため固定部１３０を省略する。
上述したように非同軸ケーブル１１０の各信号線１１２は、導体１１２ａと絶縁層１１２ｂとで構成され、同軸ケーブルとは異なり、信号線１１２ごとにシールド層が設けられていない。そのため、電極パッド６２と信号線１１２とを電気的に接合する配線作業、その後のハンドリング、及びプローブへの組立工程の際に、信号線１１２は断線しやすくなる。
実施形態では、好ましくは、基板６０と第１のケーブル束１１６とが固定部１３０により固定される。したがって、ケーブル１００、又は非同軸ケーブル１１０に応力が加わった際、電極パッド６２と信号線１１２との接合部に応力が伝達されることが抑制され、信号線１１２の断線が防止できる。
固定部１３０は、基板６０と第１のケーブル束１１６との相対的な位置関係が固定できる限り、特に限定されず、例えば、接着剤、半田、及びクランプ部材のいずれか又はその組み合わせを適用できる。固定部１３０は、基板６０と第１のケーブル束１１６とを個別に固定でき、また基板６０と複数の第１のケーブル束１１６とを一括して固定できる。
基板６０のグランド電極パッド６４には、各第１のケーブル束１１６のグランド線１１４が電気的に接合される。各第１のケーブル束１１６に含まれる、少なくとも１本のグランド線１１４が、グランド電極パッド６４に電気的に接合される。複数のグランド線１１４は、第１のケーブル束１１６において接触する。したがって、各第１のケーブル束１１６の少なくとも１本のグランド線１１４をグランド電極パッド６４に電気的に接合することにより、複数の第１のケーブル束１１６の接地電位を同一の電位にできる。グランド電極パッド６４に電気的に接合されるグランド線１１４を少なくすることにより、配線が占める領域を小さくできる。結果として、先端部４０の細径化が可能になる。
図５に示す接続構造では、各非同軸ケーブル１１０に対応する各電極パッド６２がまとめて配置される。すなわち、４本の信号線１１２と電気的に接合される４個の電極パッド６２が、基板６０の上で、まとめて配置される。非同軸ケーブル１１０に対応する電極パッド６２は、非同軸ケーブル１１０の延長方向に配置される電極パッド６２であることが好ましい。また、各非同軸ケーブル１１０の信号線１１２は、隣接する非同軸ケーブル１１０に対応する電極パッド６２には電気的に接合されていないことが好ましい。信号線１１２に応力が加えられることを抑制できる。
図５に示す接続構造では、非同軸ケーブル１１０の信号線１１２に接続される電極パッド６２の位置は、隣接する非同軸ケーブル１１０の間で異なる。辺６０ｂに最も近い非同軸ケーブル１１０に対応する電極パッド６２と、辺６０ｂに次に近い非同軸ケーブル１１０に対応する電極パッド６２とを比較すると、固定部１３０により固定された第１のケーブル束１１６の先端１１６ａからの距離Ｌが異なる。第１のケーブル束１１６同士の間で異なる２種類の距離Ｌが存在する。
その結果、非同軸ケーブル１１０の信号線１１２に対応する複数の電極パッド６２が、平面視において、複数の電極パッド６２ごとにジグザグに配置される。隣接する複数の電極パッド６２間の間隔を狭めることができ、ジグザグに配置されていない場合（複数の電極パッド６２が辺６０ａに沿って直線に配置される場合）に比較して、複数の電極パッド６２を高密度に配置できる。
実施形態では２種類の距離Ｌを示したが、２種類以上の距離Ｌを設定できる。複数の電極パッド６２をより高密度に配置できる。
ジグザグに配置された電極パッド６２ごとに対応して、非同軸ケーブル１１０の第１のケーブル束１１６同士の間で、信号線１１２の長さは異なる。
一方で、非同軸ケーブル１１０の単位でみれば、複数の信号線１１２に対応する電極パッド６２と、第１のケーブル束１１６の先端１１６ａとの距離Ｌは等しい。
次に、図８を参照して、複数の超音波振動子４８と、複数の非同軸ケーブル１１０との接続関係の第１の実施形態を説明する。超音波振動子アレイ５０が、例えば、６４個の超音波振動子４８を含む場合を説明する。
図８に示すように、６４個の超音波振動子４８は、同時に駆動される４個の駆動単位Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３及びＵ４で構成される。実施形態では１個の駆動単位Ｕ１はＰ１、Ｐ２からＰ１６の１６個（１６チャンネル）の超音波振動子４８を含んでいる。１６チャンネルの超音波振動子４８をまとめて駆動することにより、一つの超音波ビームが形成される。このようにすることで、所望の強度の超音波ビームが形成できる。駆動単位Ｕ２はＰ１７からＰ３２（不図示）の１６個（１６チャンネル）の超音波振動子４８を含み、駆動単位Ｕ３はＰ３３からＰ４８（不図示）の１６個（１６チャンネル）の超音波振動子４８を含み、駆動単位Ｕ４はＰ４９、Ｐ５０からＰ６４の１６個（１６チャンネル）の超音波振動子４８を含む。
上述したように、非同軸ケーブル１１０の各信号線１１２は、同軸ケーブルとは異なり、信号線１１２ごとにシールド層が設けられていない。そのため、信号線１１２の長さが、信号線１１２の電気容量の大きさに影響を与える。第１のケーブル束１１６の先端からの信号線１１２の長さ（距離Ｌ）が長いほど電気容量が大きくなり、信号線１１２の長さ（距離Ｌ）が短いほど電気容量が小さくなる。信号線１１２の長さが、送受信感度の減衰量に影響を与える。信号線１１２の長さ（距離Ｌ）が長いほど送受信信号の減衰量が大きくなり、送受信感度に影響を与える。
図５に示す接続構造では、２種類に距離Ｌが存在する。この状況において、例えば、駆動単位Ｕ１の１６チャンネル全てに、距離Ｌの短い信号線１１２が電気的に接続され、駆動単位Ｕ４の１６チャンネル全てに、距離Ｌの長い信号線１１２が電気的に接続される場合が発生しうる。
この場合、駆動単位Ｕ４の超音波振動子４８から生成される超音波ビームが、駆動単位Ｕ１の超音波振動子４８から生成される超音波ビームより小さくなる。駆動単位Ｕ１と駆動単位Ｕ４とでは、信号線１１２の長さに起因して、生成される超音波ビームの強弱の差が大きくなる。その結果、超音波画像の画質劣化（例えば、ムラ）が生じる。
第１の実施形態では、図８に示すように、駆動単位Ｕ１に電気的に接続する複数の電極パッド６２に、各第１のケーブル束１１６の複数の信号線１１２が接続されて信号線群Ｇ１が構成される。第１の実施形態では、各第１のケーブル束１１６における複数の信号線１１２は、等しい長さ（距離Ｌ）を有している。
さらに、第１のケーブル束１１６同士において、信号線１１２は２種類以上の長さを備える。すなわち、第１のケーブル束１１６の単位で見れば、信号線１１２は等しい長さを有する。信号線群Ｇ１で見れば、先端からの長さの異なる（距離Ｌの異なる）信号線１１２で構成される２種類の第１のケーブル束１１６を備える。
同様に駆動単位Ｕ２、Ｕ３及びＵ４の複数の電極パッド６２に接続される信号線群Ｇ２、Ｇ３及びＧ４も第１のケーブル束１１６の先端からの長さが異なる２種類以上（２種類の距離L）の信号線１１２を含む。
信号線群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、及びＧ４において信号線１１２は２種類以上の長さを有していてもよい。
例えば、信号線群Ｇ１は、短い信号線１１２で構成される第１のケーブル束１１６と、長い信号線１１２で構成される第１のケーブル束１１６と、２種類の第１のケーブル束で構成される。
各信号線群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４が２種以上の長さ（距離Ｌ）の信号線１１２を含んでいるので、駆動単位Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３及びＵ４の間で、生成される超音波ビームの強弱の差を小さくできる。その結果、超音波画像の画質が劣化することを抑制できる。
次に、図９を参照して、複数の超音波振動子４８と、複数の非同軸ケーブル１１０との接続関係の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略する場合がある。
第２の実施形態の信号線群Ｇ１は、第１のケーブル束１１６における４本の信号線１１２は、それぞれ異なる長さを有している。第１のケーブル束１１６の４本の信号線１１２はすべて異なる長さを有している。同様に、信号線群Ｇ２、Ｇ３及びＧ４は、第１のケーブル束１１６の４本の信号線１１２はすべて異なる長さを有している。すなわち、平面視において、第１のケーブル束１１６に対応する複数の電極パッド６２は、ケーブル長手軸方向（辺６０ｂ（不図示）に沿った方向）に沿って順次ずれて配置されている。ただし、各信号線群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の第１のケーブル束１１６に含まれる信号線１１２は、すべての長さが異なる必要はなく、第１のケーブル束１１６は、少なくとも２種類の長さの信号線１１２を含んでいればよい。
第２の実施形態の信号線群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４が２種以上の長さ（距離Ｌ）の信号線１１２を含んでいるので、第１の実施形態と同様に、駆動単位Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３及びＵ４の間で、生成される超音波ビームの強弱の差を小さくできる。その結果、超音波画像の画質が劣化することを抑制できる。
次に、図１０を参照して、複数の超音波振動子４８と、複数の非同軸ケーブル１１０との接続関係の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態、及び第２の実施形態と同様の構成には同様の符号を付して説明を省略する場合がある。
第３の実施形態の信号線群Ｇ１は、複数の第１のケーブル束１１６を備え、その１つの第１のケーブル束１１６が、少なくとも１本の異なる長さの信号線１１２を備える。信号線群Ｇ１は、１本の異なる長さの信号線１１２を除き、同じ長さの信号線１１２を備える。同様に、信号線群Ｇ２、Ｇ３及びＧ４は、複数の第１のケーブル束１１６を備え、１つの第１のケーブル束１１６が、少なくとも１本の異なる長さの信号線１１２を備える。信号線群Ｇ１は、少なくとも２種類の長さの信号線１１２を含んでいる。
第３の実施形態の信号線群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４が２種以上の長さ（距離Ｌ）の信号線１１２を含んでいるので、第１の実施形態と同様に、駆動単位Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３及びＵ４の間で、生成される超音波ビームの強弱の差を小さくできる。その結果、超音波画像の画質が劣化することを抑制できる。
以上、本発明について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
１０ 超音波検査システム
１２ 超音波内視鏡
１４ 超音波用プロセッサ装置
１６ 内視鏡用プロセッサ装置
１８ 光源装置
２０ モニタ
２１ａ 送水タンク
２１ｂ 吸引ポンプ
２２ 挿入部
２４ 操作部
２６ ユニバーサルコード
２８ａ 送気送水ボタン
２８ｂ 吸引ボタン
２９ アングルノブ
３０ 処置具挿入口
３２ａ コネクタ
３２ｂ コネクタ
３２ｃ コネクタ
３４ａ 送気送水用チューブ
３４ｂ 吸引用チューブ
３６ 超音波観察部
３８ 内視鏡観察部
４０ 先端部
４１ 外装部材
４２ 湾曲部
４３ 軟性部
４４ 処置具導出口
４５ 処置具チャンネル
４６ 超音波振動子ユニット
４７ 積層体
４８ 超音波振動子
４９ 圧電体
５０ 超音波振動子アレイ
５２ 電極
５２ａ 個別電極
５２ｂ 振動子グランド
５４ バッキング材層
５５ 内部空間
６０ 基板
６０ａ 辺
６０ｂ 辺
６０ｃ 辺
６２ 電極パッド
６４ グランド電極パッド
７６ 音響整合層
７８ 音響レンズ
８０ 充填剤層
８２ 観察窓
８４ 対物レンズ
８６ 固体撮像素子
８８ 照明窓
９０ 洗浄ノズル
９２ 配線ケーブル
１００ ケーブル
１０２ 外皮
１０４ 第２のケーブル束
１０６ 樹脂層
１０８ 第２のシールド層
１１０ 非同軸ケーブル
１１２ 信号線
１１２ａ 導体
１１２ｂ 絶縁層
１１４ グランド線
１１６ 第１のケーブル束
１１６ａ 先端
１１８ 第１のシールド層
１３０ 固定部
Ｇ１ 信号線群
Ｇ２ 信号線群
Ｇ３ 信号線群
Ｇ４ 信号線群
Ｕ１ 駆動単位
Ｕ２ 駆動単位
Ｕ３ 駆動単位
Ｕ４ 駆動単位
１２ 超音波内視鏡
１４ 超音波用プロセッサ装置
１６ 内視鏡用プロセッサ装置
１８ 光源装置
２０ モニタ
２１ａ 送水タンク
２１ｂ 吸引ポンプ
２２ 挿入部
２４ 操作部
２６ ユニバーサルコード
２８ａ 送気送水ボタン
２８ｂ 吸引ボタン
２９ アングルノブ
３０ 処置具挿入口
３２ａ コネクタ
３２ｂ コネクタ
３２ｃ コネクタ
３４ａ 送気送水用チューブ
３４ｂ 吸引用チューブ
３６ 超音波観察部
３８ 内視鏡観察部
４０ 先端部
４１ 外装部材
４２ 湾曲部
４３ 軟性部
４４ 処置具導出口
４５ 処置具チャンネル
４６ 超音波振動子ユニット
４７ 積層体
４８ 超音波振動子
４９ 圧電体
５０ 超音波振動子アレイ
５２ 電極
５２ａ 個別電極
５２ｂ 振動子グランド
５４ バッキング材層
５５ 内部空間
６０ 基板
６０ａ 辺
６０ｂ 辺
６０ｃ 辺
６２ 電極パッド
６４ グランド電極パッド
７６ 音響整合層
７８ 音響レンズ
８０ 充填剤層
８２ 観察窓
８４ 対物レンズ
８６ 固体撮像素子
８８ 照明窓
９０ 洗浄ノズル
９２ 配線ケーブル
１００ ケーブル
１０２ 外皮
１０４ 第２のケーブル束
１０６ 樹脂層
１０８ 第２のシールド層
１１０ 非同軸ケーブル
１１２ 信号線
１１２ａ 導体
１１２ｂ 絶縁層
１１４ グランド線
１１６ 第１のケーブル束
１１６ａ 先端
１１８ 第１のシールド層
１３０ 固定部
Ｇ１ 信号線群
Ｇ２ 信号線群
Ｇ３ 信号線群
Ｇ４ 信号線群
Ｕ１ 駆動単位
Ｕ２ 駆動単位
Ｕ３ 駆動単位
Ｕ４ 駆動単位
Claims (6)
- 複数の超音波振動子が配列された超音波振動子アレイを有する先端部を含む挿入部と、
前記挿入部に挿通されるケーブルと、
前記複数の超音波振動子と前記ケーブルとを電気的に接続する基板であって、前記先端部に配置される基板と、
を備える超音波内視鏡であって、
前記ケーブルは、
複数の信号線及び複数のグランド線からなる第１のケーブル束と、前記第１のケーブル束を被覆する第１のシールド層と、を含む非同軸ケーブルと、
複数の前記非同軸ケーブルからなる第２のケーブル束を被覆する外皮と、
を有し、
前記基板は、前記複数の超音波振動子にそれぞれ接続された複数の電極パッドを備え、
前記ケーブルから各前記第１のケーブル束が個々に引き出され、さらに第１のケーブル束の各前記信号線が引き出されて前記基板の前記電極パッドに電気的に接続され、
前記複数の超音波振動子は、同時に駆動される複数の駆動単位で構成され、
各前記駆動単位の複数の前記電極パッドに各前記第１のケーブル束の複数の前記信号線が接続されて信号線群が構成され、前記信号線群は少なくとも前記第１のケーブル束の先端からの長さが異なる２種類以上の信号線を含み、
前記信号線群において、各前記第１のケーブル束における前記信号線は異なる２種類以上の長さを含む、超音波内視鏡。 - 各前記第１のケーブル束における前記信号線は、すべて異なる長さを有する、請求項１に記載の超音波内視鏡。
- 前記ケーブルは、前記外皮の内側に、前記第２のケーブル束を被覆する第２のシールド層を備える、請求項１又は２に記載の超音波内視鏡。
- 前記ケーブルは、前記第２のケーブル束と前記第２のシールド層との間に、前記第２のケーブル束を被覆する樹脂層を備える、請求項３に記載の超音波内視鏡。
- 前記ケーブルは、前記外皮の内側に、前記第２のケーブル束を被覆する樹脂層を備える、請求項１又は２に記載の超音波内視鏡。
- 前記樹脂層は、フッ素系の樹脂層である。請求項４又は５に記載の超音波内視鏡。
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