JPH0542146A - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号線同軸ケーブルのグランドの接続を、鉗
子口チャネルを有効に確保しつつ、しかもプローブ先端
硬性長を長くせずに容易にできると共に、全体の組み立
ても容易にできるよう適切に構成した超音波プローブを
提供する。 【構成】 複数の振動子をほぼ円環状に配列して成る振
動子アレイと、振動子の各々に接続したランド18を有す
る円環状のフレキシブル基板16と、円環状の導電板20と
をプローブ11の長手方向に同軸上に設け、振動子の各々
に対応する同軸線19の信号線をフレキシブル基板16の対
応するランド18に接続し、これら同軸線のグランドおよ
び振動子アレイのグランド21を導電板20に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は超音波プローブに関す
るものであり、詳しくは電子的に振動子を選択して超音
波像を得る電子ラジアル型超音波プローブの信号線の接
続構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子ラジアル型超音波プローブと
して、例えば図１０に示すようなものがある。この超音
波プローブ１は中心部を空洞として、これを鉗子口チャ
ネル２としたもので、円環状に配置した振動子アレイお
よびその表面に設けたレンズ３を有する。レンズ３の後
端には、蛇管接続部４および弯曲管接続部５が設けら
れ、さらに弯曲管接続部５の後方に振動子アレイの各エ
レメントに接続されている信号線取り出し用フレキシブ
ル基板６が設けられている。

【０００３】信号線取り出し用フレキシブル基板６に
は、振動子アレイのエレメントに対応するランド８が設
けられ、これらランド８にそれぞれエレメントに対応す
る同軸ケーブル９の信号線が半田付けされている。ま
た、これら同軸ケーブル９のグランドは、束ねられて振
動子アレイのグランドに接続されている。なお、このよ
うに信号線取り出し用フレキシブル基板を設けて同軸ケ
ーブルの信号線を接続する技術は、例えば特開平１−２
９１８４６号公報および同１−２９１８４７号公報にも
開示されている。

【０００４】図１０に示す従来の超音波プローブ１にお
いては、硬性長を極力短くしたいというニーズから、信
号線取り出し用フレキシブル基板６にグランドのランド
設けていない。すなわち、振動子アレイを例えば２５６
個のエレメントをもって構成した場合において、フレキ
シブル基板に信号線およびグランドのランドを設けよう
とすると、５１２個のランドを設ける必要がある。この
ため、フレキシブル基板の長さが２倍くらいとなって硬
性長が長くなるという問題が生じると共に、フレキシブ
ル基板のパターンの間隔が狭くなって組み立てが困難に
なるという問題が生じることになる。このような問題
は、上記の特開平１−２９１８４６号公報および同１−
２９１８４７号公報に開示されている超音波探触子の場
合にも同様に生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の超音波プローブ１においては、信号線同軸ケー
ブル９のグランドを束ねて振動子アレイのグランドに落
としているため、超音波プローブ１の中心で信号線同軸
ケーブル９のグランドが交差して、せっかくの鉗子口チ
ャネル２が埋もれてしまうという問題がある。

【０００６】この発明は、上述した従来の問題点に着目
してなされたもので、信号線同軸ケーブルのグランドの
接続を、鉗子口チャネルを有効に確保しつつ、しかもプ
ローブ先端硬性長を長くせずに容易にできると共に、全
体の組み立ても容易にできるよう適切に構成した超音波
プローブを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、複数の振動子をほぼ円環状に配列し
て成る振動子アレイと、前記振動子の各々に接続したラ
ンドを有する円環状のフレキシブル基板と、円環状の導
電板とをプローブの長手方向に同軸上に設け、前記振動
子の各々に対応する同軸線の信号線を前記フレキシブル
基板の対応するランドに接続し、これら同軸線のグラン
ドおよび前記振動子アレイのグランドを前記導電板に接
続する。

【０００８】

【作用】このように、導電板を設けることにより、プロ
ーブ中心部の鉗子口チャネルを塞ぐことなく、同軸線の
グランドを接続することが可能となる。また、導電板は
同軸ケーブルによって固定されるが、導電板とフレキシ
ブル基板との間はある程度柔軟性があるので、先端硬性
部はフレキシブル基板までとなり、先端硬性部が長くな
ることがないと共に、導電板とフレキシブル基板との間
の柔軟性により、同軸ケーブルに加わるテンションを分
散させることができ、これによりフレキシブル基板と同
軸ケーブルとの接続の断線を有効に防止することが可能
となる。

【０００９】

【実施例】図１はこの発明の第１実施例を示すものであ
る。この超音波プローブ１１は、図１０に示した超音波
プローブ１と同様に、中心部を空洞として鉗子口チャネ
ル１２としたもので、円環状に配置した振動子アレイお
よびその表面に設けたレンズ１３を有する。レンズ１３
の後端には、蛇管接続部１４および弯曲管接続部１５が
設けられ、さらに弯曲管接続部１５の後方に振動子アレ
イの各エレメントに接続されている信号線取り出し用フ
レキシブル基板１６が設けられている。信号線取り出し
用フレキシブル基板１６には、振動子アレイのエレメン
トに対応するランド１８が設けられ、これらランド１８
にそれぞれエレメントに対応する同軸ケーブル１９の信
号線が半田付けされている。

【００１０】この実施例では、フレキシブル基板１６の
後方に、円環状の導電板２０を設け、この導電板２０に
各同軸ケーブル１９のグランドを接続すると共に、振動
子アレイの共通電極（グランド）をグランド線２１を介
して接続する。

【００１１】図２は図１に示す超音波プローブ１１の組
み立て手順を説明するための図である。先ず、フレキシ
ブル基板１６上に振動子アレイ２２を載せて、フレキシ
ブル基板１６のランド１８に接続されている配線パター
ン２３と対応するエレメントとを接続すると共に、振動
子アレイ２２上に共通グランド２４を接続してグランド
線２１を引き出す。また、導電板２０には、各エレメン
トに対応する同軸ケーブル１９のグランドを半田付けし
ておく。次に、各同軸ケーブル１９の信号線をフレキシ
ブル基板１６上の対応するランド１８に半田付けしてか
ら、全体を図示しないダンパー層を兼ねた固定台に載せ
て円環状にし、振動子アレイ２２の両端を接着する。そ
の後、レンズ１３等の所要の部品を設けて図１に示す超
音波プローブ１１を形成する。

【００１２】このように導電板２０を設け、この導電板
２０に各同軸ケーブル１９のグランドおよび振動子アレ
イ２２のグランドを接続すれば、同軸ケーブル１９のグ
ランドによってプローブ中心部の鉗子口チャネル１２を
塞ぐのを有効に防止することができる。また、導電板２
０とフレキシブル基板１６との間には柔軟性があるの
で、先端硬性部が長くなることがないと共に、その柔軟
性により同軸ケーブル１９に加わるテンションを分散さ
せることができるので、フレキシブル基板１６と同軸ケ
ーブル１９の信号線との接続の断線を有効に防止するこ
とができる。

【００１３】図３はこの発明の第２実施例の要部を示す
ものである。この超音波プローブ２５は、フレキシブル
基板１６のランド１８および導電板２０をそれぞれプロ
ーブ長手方向に２段形成したもので、その他の構成は第
１実施例と同様である。この超音波プローブ２５は、図
４に示すようにフレキシブル基板１６を扇形でかつラン
ド１８を段差をもって形成すると共に、導電板２０を２
分割して形成し、これらを円環状にすることにより作製
することができる。

【００１４】この実施例によれば、ランド面積を大きく
とることができるので、第１実施例における効果に加
え、振動子エレメントに対応する各ランド１８への同軸
ケーブル１９の信号線の半田付けを容易に行うことがで
きる。

【００１５】図５はこの発明の第３実施例の要部を示す
ものである。この超音波プローブ２６は、円環状のフレ
キシブル基板１６に螺旋状にランド１８を形成したもの
で、その他の構成は第１実施例と同様である。この超音
波プローブ２６は、図６に示すように振動子アレイ２２
から引き出すフレキシブル基板１６をほぼ平行四辺形に
形成し、その振動子アレイ２２を接続した辺以外の三辺
に同軸ケーブルの信号線接続用のランド１８を形成して
円環状にすることにより作製することができる。この実
施例においても、ランド面積を大きくとることができる
ので、第２実施例と同様の効果を得ることができる。

【００１６】図７はこの発明に係る超音波プローブを用
いる超音波診断装置の一例の構成を示すものである。超
音波プローブ３１は、蛇管３２を介してボールネジ３３
に螺合したプローブ固定台３４に連結し、モータ３５に
よりボールネジ３３を正転および反転させることによ
り、シース３６内で前後に進退させるようにする。モー
タ３５はコントローラ３７によりモータドライブ回路３
８を介して駆動し、その回転をエンコーダ３９を介して
コントローラ３７で検出して、モータ３５の駆動や超音
波の放射等を制御する。この実施例では、図８に示すよ
うに、超音波プローブ３１のストロークを、シース３６
の肉薄部分３６ａの範囲よりも長くする。

【００１７】超音波プローブ３１には、コントローラ３
７の制御のもとに整相回路４０およびパルサ４１を介し
て任意の振動子群に所要の超音波駆動パルスを供給して
超音波を放射させる。また、所要の振動子群で受波した
エコー信号は、増幅器４２および整相回路４３を経て受
信回路４４で検波し、その出力をＡ／Ｄ変換器４５でデ
ジタル信号に変換してバッファメモリ４６を経てフレー
ムメモリ４７に格納し、このフレームメモリ４７に格納
された画像情報をアナログ信号に変換してモニタ４８に
超音波像を表示する。この実施例では、超音波プローブ
３１を進退させて超音波像を得る際に、進退切り換え時
の画像の移動を防止するため、受信回路４４での検波出
力をスタート位置検出回路４９に供給し、ここでシース
３６の肉薄部分３６ａのエッジを検出して、その位置検
出信号に基づいてコントローラ３７を介してバッファメ
モリ４６およびフレームメモリ４７の動作を制御する。

【００１８】以下、係る超音波診断装置の動作を、図９
に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。図
９（ａ）はモータ３５の駆動電圧を示し、ハイレベルは
例えば正転で超音波プローブ３１が後退し、ローレベル
は反転で超音波プローブ３１が進行するものとする。モ
ータ３５を正転させると、超音波プローブ３１は後退
し、エンコーダ３９からＡ相が検出される。このＡ相に
同期して、コントローラ３７から整相回路４０にトリガ
を出力すると共に、コントローラ３７により超音波プロ
ーブ３１の任意の振動子群を選択し、その選択した振動
子群に整相回路４０により焦点距離に整相した超音波駆
動パルスをパルサ４１から供給して超音波を放射する。

【００１９】また、所要の振動子群で受波され、電気信
号に変換された超音波のエコー信号は、増幅器４２で増
幅した後、整相回路４３で整相、加算して受信回路４４
で検波し、その検波信号をＡ／Ｄ変換器４５でデジタル
信号に変換して、バッファメモリ４６に格納する。この
例では、エンコーダ３９からの図９（ｂ）に示すＺ相の
タイミングで、バッファメモリ４６に図９（ｄ）に示す
ように例えば♯１〜♯１０までのデータを格納する（実
際のデータ数は、約２００程度である）。

【００２０】一方、超音波プローブ３１が移動すると、
シース３６の肉薄部分３６ａのエッジで、スタート位置
検出回路４９から図９（ｃ）に示すように位置検出信号
が出力されるので、そのタイミングで対応するバッファ
メモリ４６のデータ、この場合♯２のデータを図９
（ｅ）に示すようにフレームメモリ４７の第１アドレス
に書き込み、以後順次のデータを次の位置検出信号が出
力されるまで順次のアドレスに書き込む。したがって、
この場合には、フレームメモリ４７に♯２〜♯９までの
８個のデータが書き込まれ、これらデータがアナログ信
号に変換されてモニタ４８に超音波像として表示され
る。

【００２１】次に、モータ３５を反転させると、バッフ
ァメモリ４６には、同様に♯１〜♯１０までのデータが
格納されるが、反転の場合には正転の場合と走査が逆と
なり、このままスタート位置検出回路４９からの位置検
出信号でフレームメモリ４７にデータを書き込むと、画
像が反転してしまう。そこで、反転の場合には、図９
（ｅ）に示すようにデータの順序を反転して、フレーム
メモリ４７の第１〜８アドレスに♯９〜♯２のデータを
順次書き込んで超音波像を表示する。

【００２２】以上の動作において、フレームメモリ４７
のアドレス数と、シース３６の肉薄部分３６ａの走査線
数とが一致していれば、正転および逆転において画像は
ずれずに静止したものとなるが、例えば肉薄部分３６ａ
の走査線数がフレームメモリ４７のアドレス数よりも多
い場合には、走査方向の切り換え時に画像が横に移動す
ることがある。

【００２３】例えば、フレームメモリ４７のアドレス数
が７個で、肉薄部分３６ａでの走査線数が１０本の場合
には、正転時にバッファメモリ４６に♯１〜♯１０まで
のデータが格納され、スタート位置検出回路４９からの
位置検出信号が♯２の時点で検出されると、フレームメ
モリ４７には♯２〜♯８までのデータが書き込まれる
が、反転時に位置検出信号が♯３の時点で検出される
と、フレームメモリ４７には♯３〜♯９までのデータが
反転して書き込まれることになるため、正転と反転とで
１走査線分のデータがずれ、画像にちらつきが生じる。

【００２４】そこで、この実施例では、反転時に図９
（ｄ）に示すように、終わりの位置検出信号が出力され
た時点で、その直前のデータをフレームメモリ４７の第
１アドレスに、その前のデータを第２アドレスに順次書
き込む。例えば、正転時バッファメモリ４６に♯１〜♯
１０までのデータが格納され、位置検出信号が♯２の時
点で出力されてフレームメモリ４７に♯２〜♯８までの
データが書き込まれ、次に反転時に位置検出信号が♯３
の時点で出力され、２番目の位置検出信号が♯１０の時
点で出力されたら、フレームメモリ４７には♯１０から
逆算して７個のデータ♯１０〜♯４を書き込む。

【００２５】このように、フレームメモリ４７のアドレ
ス数と、シース３６の肉薄部分３６ａの走査線数とが一
致していなくても、片方の位置検出信号を基準にしてフ
レームメモリ４７にデータを書き込めば、画像のぶれを
有効に防止することができるので、リニア走査の追従の
悪さによる画像の流れを改善できる。

【００２６】なお、この発明は上述した実施例にのみ限
定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能で
ある。例えば、図７に示す構成において、超音波プロー
ブ３１を機械的にリニア走査すると共に、電子的にラジ
アル走査を行って、３次元画像を構築することもでき
る。また、例えば血管等の内壁をワイヤーフレーム等に
より３次元表示する場合においては、見る角度によっ
て、すなわち表示画像の裏側に血栓、プラーク等がある
場合にはこれを表示することができない。このような不
具合を防止するために、各フレームで輪郭面積を求め、
その順次のフレームの輪郭面積に対応する円を同軸上に
合わせてワイヤーフレームで表示することもできる。こ
のようにすれば、どの場所、角度からみても血栓、プラ
ーク等があることを表示することができる。また、この
場合において、一番縮小しているフレーム番号および閉
塞率を表示すれば、後の診断も容易になる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、振動
子アレイの各エレメントに接続したランドを有する円環
状のフレキシブル基板と、円環状の導電板とを設け、振
動子エレメントの各々に対応する同軸線の信号線をフレ
キシブル基板の対応するランドに接続し、これら同軸線
のグランドおよび振動子アレイのグランドを導電板に接
続したので、プローブ先端硬性長を長くすることなく容
易に組み立てできると共に、プローブ中心を鉗子口チャ
ネルとする場合においては、これを塞ぐことなく有効に
確保できる。また、同軸線のグランドを導電板に接続す
ることにより、同軸線に加わるテンションを分散させる
ことができ、したがってフレキシブル基板と同軸線の信
号線との接続の断線を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す図である。

【図２】図１に示す超音波プローブの組み立て手順を説
明するための図である。

【図３】この発明の第２実施例の要部を示す図である。

【図４】図３に示す超音波プローブの組み立て手順を説
明するための図である。

【図５】この発明の第３実施例の要部を示す図である。

【図６】図５に示す超音波プローブの組み立て手順を説
明するための図である。

【図７】この発明に係る超音波プローブを用いる超音波
診断装置の一例の構成を示す図である。

【図８】図７に示す超音波プローブの移動範囲を説明す
るための図である。

【図９】図７の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。

【図１０】従来の技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１１ 超音波プローブ １２ 鉗子口チャネル １３ レンズ １４ 蛇管接続部 １５ 弯曲管接続部 １６ フレキシブル基板 １８ ランド １９ 同軸ケーブル ２０ 導電板 ２１ グランド線 ２２ 振動子アレイ ２３ 配線パターン ２４ 共通グランド ２５ 超音波プローブ ２６ 超音波プローブ ３１ 超音波プローブ ３２ 蛇管 ３３ ボールネジ ３４ プローブ固定台 ３５ モータ ３６ シース ３６ａ 肉薄部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の振動子をほぼ円環状に配列して成
   る振動子アレイと、前記振動子の各々に接続したランド
   を有する円環状のフレキシブル基板と、円環状の導電板
   とをプローブの長手方向に同軸上に設け、前記振動子の
   各々に対応する同軸線の信号線を前記フレキシブル基板
   の対応するランドに接続し、これら同軸線のグランドお
   よび前記振動子アレイのグランドを前記導電板に接続し
   て成る超音波プローブ。