WO2004084734A1 - 超音波探触子 - Google Patents

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WO2004084734A1
WO2004084734A1 PCT/JP2004/004045 JP2004004045W WO2004084734A1 WO 2004084734 A1 WO2004084734 A1 WO 2004084734A1 JP 2004004045 W JP2004004045 W JP 2004004045W WO 2004084734 A1 WO2004084734 A1 WO 2004084734A1
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ground
substrate
sensor
ultrasonic
board
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PCT/JP2004/004045
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English (en)
French (fr)
Inventor
Junichi Takeda
Masashi Ozawa
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to US10/550,835 priority Critical patent/US7648459B2/en
Publication of WO2004084734A1 publication Critical patent/WO2004084734A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A61B8/4455—Features of the external shape of the probe, e.g. ergonomic aspects

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus that radiates ultrasonic waves into the body of a subject and creates and displays a tomographic image of the inside of the body from ultrasonic waves reflected at boundaries of each body tissue. Things.
  • Ultrasound diagnostic devices obtain two-dimensional information in a living body by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the living body, and are used in various medical fields.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus includes a probe for transmitting an ultrasonic wave into the body of a subject and receiving a reflected wave from the body tissue.
  • Such an ultrasonic diagnostic apparatus and a probe constituting the ultrasonic diagnostic apparatus are disclosed in, for example, Japanese Patent No. 1746663.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a probe constituting a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the ultrasonic probe includes a sensor unit 200, a cable unit 201, and a connector unit 202 connected to an ultrasonic diagnostic apparatus main body (not shown).
  • the sensor unit 200 includes an ultrasonic element 203 for transmitting and receiving ultrasonic waves, a sensor signal board 204 electrically connected to the ultrasonic element 203, and a sensor ground board 205.
  • the sensor unit 200 is connected to the sensor connector 217.
  • the sensor connector 210 is connected to the sensor signal board 204 and the sensor ground board 205.
  • the connector section 202 has a main body connection connector 215 and pins 216 to which the signal line 209a and the ground line 209b are individually connected. Is contained.
  • the connector housing 21 has a conductive layer 214 on its inner wall surface.
  • the cable shield 210 is connected to the conductor layer 214 and, when connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body, is connected to a frame ground or a signal ground of the ultrasonic diagnostic apparatus main body.
  • the ground electrode of the ultrasonic element 203 is connected to the sensor ground substrate 205, the sensor connector 211 and the cable connector 218, and then to the cable substrate 208. It is connected to the ground line 209b. Therefore, there was a problem that it was difficult to secure a sufficient number of poles for grounding due to restrictions on the number of connector poles. If a sufficient number of poles is not secured for the ground, the resistance between the sensor ground board and the cable board will increase, and if the noise current is exposed to the electromagnetic wave environment and flows through the ground, the ground potential will fluctuate and image noise will occur. Can have occurred. [Disclosure of the Invention]
  • an ultrasonic probe of the present invention includes: an ultrasonic element that transmits and receives an ultrasonic signal; and a signal line that transmits an electric signal to or from the ultrasonic element.
  • An ultrasonic probe comprising: a ground line for supplying a ground potential to the ultrasonic element;
  • the sensor signal board and the sensor ground board, the sensor signal board and the sensor ground board, and the signal line and the ground line, which are electrically connected to the ultrasonic element, are electrically connected to each other.
  • the sensor ground substrate and the cable substrate are directly connected or connected via a relay ground substrate. .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of an ultrasonic probe according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing one example of an ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a development view of a sensor ground substrate in the ultrasonic probe according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional ultrasonic probe.
  • the ultrasonic probe of the present invention in order to electrically connect the ultrasonic element and the ground line, a sensor ground substrate connected to the ultrasonic element, and a cable substrate connected to the ground line, Connected directly or via a relay ground board. Therefore, unlike when both are connected via a connector, it is possible to avoid an increase in resistance due to the restriction on the number of connector poles, and to reduce the ground resistance between the sensor ground board and the cable board. be able to. By reducing the ground resistance, it is possible to suppress a change in the ground potential caused by a noise current due to an external electromagnetic wave, to reduce the adverse effect on the received signal due to the change in the ground potential, and to prevent the occurrence of image noise.
  • the sensor signal substrate is covered by the sensor ground substrate or the relay ground substrate.
  • a connection portion between the sensor signal substrate and the cable substrate is covered with the sensor ground substrate or the relay ground substrate.
  • the sensor signal substrate, the cable substrate, and at least a part of the connection portion thereof can be shielded by causing the sensor ground substrate or the relay ground substrate to function as a shield, Noise generation due to external electromagnetic waves can be suppressed, Electromagnetic wave durability of the ultrasonic probe can be improved.
  • the ultrasonic probe it is preferable that at least a part of the ultrasonic element is covered with the sensor ground substrate or the relay ground substrate. According to this preferred example, the durability of the ultrasonic probe to electromagnetic waves can be increased.
  • an ultrasonic transmitting / receiving surface of the ultrasonic element and further, an ultrasonic transmitting / receiving surface and a side peripheral surface are covered with the sensor ground substrate or the relay ground substrate.
  • the sensor ground substrate or the relay ground substrate can function as an acoustic matching plate. In this case, it is not necessary to separately provide an acoustic matching plate, so that workability is improved.
  • a plurality of grooves are formed in a portion of the sensor ground substrate or the relay ground substrate, which covers an ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic element. It is also possible that the sound element is electrically divided into a plurality of transducers.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic probe converts an electric signal into an ultrasonic wave, transmits the ultrasonic wave to a living body, receives a reflected wave from the living body, and converts the reflected wave into an electric signal. It has a cable section 101 for transmitting and receiving an electric signal to and from 0, and a connector section 102 for connecting the probe to the ultrasonic diagnostic apparatus main body.
  • the sensor section 100 includes an ultrasonic element 103, a sensor signal board 104 electrically connected to the ultrasonic element 103, and a sensor ground board 105. It has. Further, an acoustic matching plate for efficiently transmitting and receiving ultrasonic waves may be provided on the ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic element 103. Furthermore, an acoustic lens 107 for converging the ultrasonic waves and improving the resolution of the region of the living body of interest is provided on the ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic element 103. A backing layer 106 for absorbing ultrasonic waves is disposed on the back surface of the ultrasonic element 103 (the surface opposite to the ultrasonic wave emitting surface).
  • the ultrasonic element 103 a material having piezoelectric characteristics is used, and for example, a piezoelectric ceramic such as barium titanate is used.
  • a signal electrode and a ground electrode made of a conductive material such as a metal are formed, and these electrodes, the sensor signal substrate 104, and the sensor ground substrate 104 are formed. 5 are electrically connected to each other.
  • the arrangement of the two substrates is not particularly limited.For example, as shown in FIG. 1, the sensor signal substrate 104 is disposed so as to cover the entire back surface of the ultrasonic element 103.
  • the sensor ground substrate 105 can be arranged so as to cover the entire surface of the ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic element 103.
  • a substrate in which a conductive layer is formed on the surface of an insulating substrate is used.
  • the insulating substrate for example, a polymer material such as epoxy resin, polyimide, polyethylene terephthalate, polysulfone, polycarbonate, polyester, polystyrene, or polyphenylene sulfite is used.
  • the conductive layer for example, a metal such as Ni, Cr, Au, Ag, Al, Cu, or Ti is used.
  • the thickness of the conductive layer is not particularly limited, but is, for example, 30 m or less. This conductive layer is patterned into a predetermined shape, and is electrically connected to the signal electrode of the ultrasonic element.
  • the acoustic matching function is used as the sensor ground substrate 105. If a material having the following is used, this sensor ground substrate 105 can function as an acoustic matching plate. In this case, the amount of material to be laminated between the ultrasonic element and the acoustic lens can be reduced, or there is no need to separately provide an acoustic matching plate, so that an acoustic material such as an adhesive between the sensor ground substrate and the acoustic matching plate is used. Inconsistency can be suppressed, and the manufacture of the ultrasonic probe becomes easy.
  • Materials having such an acoustic matching function include, for example, polymer materials such as epoxy resin, polyimide, polyethylene terephthalate, polysulfone, polycarbonate, polyester, polystyrene, and polyphenylene sulfite; , A u, Ag, A 1, Cu, Ti or other metallic material formed on the surface of a piezoelectric plate with a thickness of, for example, 30 m or less, or a conductive plastic that has a conductive property in the material itself And materials made of graphite.
  • polymer materials such as epoxy resin, polyimide, polyethylene terephthalate, polysulfone, polycarbonate, polyester, polystyrene, and polyphenylene sulfite
  • materials made of graphite
  • the conductive layer 105b (or the substrate when a conductive substrate is used) of the sensor ground substrate 105 is electrically connected to the ground electrode of the ultrasonic element 103.
  • This connection can be made, for example, via solder and conductive adhesive, as in the conductive layer of the sensor signal board 104, or by mechanical contact. Is realized.
  • the sensor ground substrate 105 is preferably disposed so as to cover at least a part of the sensor signal substrate 104.
  • the conductive layer 105 b of the sensor ground substrate 105 functions as a shield plate, and shields at least a part of the sensor signal substrate 104, thereby improving electromagnetic wave durability. I do.
  • the sensor signal board 104 and the sensor ground board 105 are pulled out of the ultrasonic element 103 in the same direction (in the example of FIG. 1, the ultrasonic element To the left). In the example shown in FIG.
  • the ultrasonic element 103 and the conductive portion 105 a of the sensor ground substrate 105 are directly connected, but a conductive material such as graphite A plate or the like may be provided.
  • the sensor ground substrate 105 is connected to the entire surface of the ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic element 103, but is not limited thereto. 3 may be connected only to the end.
  • the connection between the ultrasonic element 103 and the sensor signal board 104 may be directly connected or may be connected via a conductive material.
  • the cable section 101 a plurality of signal lines 109 are covered with a cable shield 110 and further protected by a sheath 111. Further, the cable section 101 includes a cable board 108 for connecting the signal line 109 to the sensor signal board 104 and the sensor ground board 105.
  • the signal line 109 transmits an electric signal transmitted from an ultrasonic diagnostic apparatus main body (not shown) that performs various ultrasonic signal processings to a sensor unit, or converts an ultrasonic wave including biological information into an electric signal.
  • the signal line 109 is preferably a signal line having a coaxial structure in which a center copper wire is surrounded by an internal shield member such as a metal braided wire.
  • the plurality of signal lines 109 are bundled and protected by a sheath 111.
  • the sheath 111 for example, an insulating material such as vinyl chloride and silicone can be used.
  • a cable shield 110 made of, for example, a metal braided wire or a metal foil, for the purpose of shielding from external electromagnetic waves and radiating the electromagnetic waves is disposed between the signal line 109 and the sheath 111. Is preferred.
  • the signal line 109 is connected to the cable substrate 108.
  • the cable substrate 108 similarly to the sensor signal substrate 104, a substrate in which a conductive layer is formed on an insulating substrate surface can be used. Further, an electronic circuit may be mounted on the cable substrate 108.
  • the conductive layer of the cable substrate 108 is patterned into a predetermined shape, thereby forming a signal pattern and a dummy pattern.
  • the signal pattern of the cable substrate 108 is electrically connected to the signal line of the signal line, and the ground pattern is electrically connected to the ground line.
  • the signal pattern of the cable board 108 is electrically connected to the conductive layer of the sensor signal board 104.
  • the connection between the cable board 108 and the sensor signal board 104 can be realized by, for example, wire bonding, heat bonding between boards, or a card edge connector or other connectors. .
  • the ground pattern of the cable substrate 108 is electrically connected to the conductive layer 105 b of the sensor ground substrate 105.
  • the connection between the ground pattern of the cable board 108 and the conductive layer 105 b of the sensor ground board 105 is realized via the relay ground board 112.
  • the relay ground substrate 1 1 for example, copper wire, copper
  • a conductive substrate such as a metal substrate such as a foil film can be used.
  • the dimensions of the relay ground board 112 are not particularly limited. In order to further reduce the ground resistance-.
  • the ground pattern of the cable board 108 and the conductive layer 1 of the sensor ground board 105 It is preferable that the cross-sectional area is large and the distance is short between 0 and 5b. If there are a plurality of cable boards 108, the relay ground boards 112 connected to the respective cable boards 108 may be connected to the sensor ground board 105.
  • the relay ground substrate 112 is connected to the conductive layer 105b of the sensor ground substrate 105. At this time, it is preferable to bend the drawn-out end of the sensor ground substrate 105 (the portion to be connected to the relay ground substrate 112). Further, it is preferable to bend about 180 °. This is because the conductive layer 105b of the sensor ground substrate 105 can be exposed to the outside, and the connection between the conductive layer 105b and the relay ground substrate 112 is facilitated. In addition, it is preferable that the connection area between the relay ground substrate 112 and the conductive layer 105 b of the sensor ground substrate 105 be as large as possible because the ground resistance is reduced.
  • the relay ground substrate 112 is connected to the ground pattern of the cable substrate 108. At this time, as shown in FIG. 1, it is preferable that the connection be made so that the relay ground substrate 112 covers the connection between the sensor signal substrate 104 and the cable substrate 108. With such an arrangement, the relay ground substrate 112 functions as a shield plate, and shields the connection between the sensor signal substrate 104 and the cable substrate 108, thereby improving electromagnetic wave durability. . As a result, no shield plate is required, the manufacture of the ultrasonic probe is facilitated, and the size of the housing can be reduced. In addition, the ground pattern of the relay ground board 1 1 2 and the cable board 108 The connection area is preferably as large as possible because the ground resistance is reduced.
  • the connector section 102 includes a main body connection connector 115 and pins 116 to which the signal line 109 a and the ground line 109 b are individually connected. 3 housed.
  • the connector housing 113 can be made of, for example, metal, resin, or the like, and has an inner wall provided with a conductive layer 114 of metal or the like.
  • the cable shield 110 is connected to the metal part on the outer periphery of the connector for body connection insulated from the pins or the conductor layer 114 on the inner surface of the connector housing 113, and is connected to the main body of the ultrasonic diagnostic apparatus. When connected, it is connected to the frame ground or signal ground of the ultrasonic diagnostic equipment.
  • the conductive layer 105 b of 105 and the ground pattern of the cable board 108 are connected via the relay ground board 112. Therefore, unlike the case where both are connected via a connector, it is possible to avoid an increase in resistance due to the restriction on the number of connector poles, so that the distance between the sensor ground substrate 105 and the cable substrate 108 is not increased. Ground resistance can be reduced. Further, since the reduction of the ground resistance can suppress the change in the ground potential caused by the noise current due to the external electromagnetic, the adverse effect on the received signal due to the change in the ground potential can be reduced, and the occurrence of image noise can be reduced. It can prevent and provide a high quality ultrasonic image.
  • connection between the cable section 101 and the sensor section 100 is made by the connection section between the cable board 108 and the sensor signal board 104, the cable board 108 and the sensor ground board 105. At least in these two locations. Therefore, the connection strength between the cable section 101 and the sensor section 100 is The effect of improving is also obtained.
  • the relay ground substrate 112 since the relay ground substrate 112 is used, even if a tensile stress is applied between the cable substrate 108 and the sensor signal substrate 104, the sensor signal substrate 1 is not affected by the tension of the relay ground substrate 112. Disconnection due to separation of the connection portion of the cable board 108 and the cable board 108 can be prevented.
  • the conductive layer of the sensor ground substrate and the ground pattern of the cable substrate were connected via the relay brand substrate.
  • the two may be directly connected without the intermediary of the relay dummy substrate. Such an embodiment will be described below.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an ultrasonic probe according to the second embodiment of the present invention.
  • This ultrasonic probe has a sensor unit 100, a cable unit 101, and a connector unit 102, as in the first embodiment.
  • each member constituting the sensor unit 100 is substantially the same as those in the first embodiment.
  • the sensor ground substrate 105 is pulled out from both sides of the ultrasonic element 103, it is possible to reliably cover the entire ultrasonic transmitting / receiving surface. Therefore, the effect obtained by using a material having an acoustic matching function as the sensor ground substrate 105 is large.
  • the cable section 101 includes a plurality of signal lines 109 including a signal line 109 a and a ground line 109 b, a series 111, and a signal pattern. And a cable substrate 108 including a ground pattern.
  • two cable boards 108 are used, each of which is a sensor signal board 104 and a sensor ground board 1 which are drawn out on both sides of the ultrasonic element 103. 0 5 are connected to both drawers.
  • the signal pattern of the cable board 108 is electrically connected to the signal line 109 a of the signal line and the sensor signal board 104 of the sensor section. These connections are the same as in the first embodiment.
  • the ground pattern of the cable substrate 108 is electrically connected to the ground line 109 b of the signal line and the sensor ground substrate 105.
  • the ground pattern of the cable substrate 108 and the conductive layer 105 b of the sensor ground substrate 105 are directly connected by, for example, solder.
  • the cable board 10 5 is so arranged that the sensor ground board 105 covers at least a part of the connection between the sensor signal board 104 and the cable board 108. 8 and the sensor ground substrate 105 are preferably connected.
  • the sensor ground substrate 105 serves as a shield plate. It functions and shields the connection between the sensor signal board 104 and the cable board 108, so that the electromagnetic wave durability is improved.
  • connection area between the sensor ground substrate 105 and the daland pattern of the cable substrate 108 is preferably as large as possible, since the daland resistance can be further reduced.
  • the material and structure of each of the members constituting the cable portion 101 are substantially the same as those in the first embodiment.
  • the structure of the connector 102 is substantially the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • both sides of the ultrasonic element can be covered by the sensor ground substrate, and electromagnetic wave durability is improved.
  • the structure is drawn out from both sides, as shown in Fig. 2, the entire connection between the cable substrate 108 and the sensor signal substrate 104 can be covered with the sensor ground substrate 105. Therefore, the connection portion can be shielded by the sensor ground substrate 105, and the electromagnetic wave durability is improved. As a result, a shield plate is not required, and the manufacture of the ultrasonic probe is facilitated, and the size of the housing can be reduced, which is preferable.
  • the sensor ground substrate 105 and the cable substrate 108 are directly connected. Therefore, similarly to the first embodiment, unlike the case where both are connected via a connector, it is possible to avoid an increase in resistance due to the restriction on the number of connector poles. To reduce the ground resistance between the It is possible to provide a high-quality ultrasonic image by suppressing a change in durand potential caused by the above.
  • the number of connection points by solder or the like can be reduced as compared with the first embodiment using the relay ground substrate. Therefore, the workability of fabrication is good, and thermal damage due to soldering to the cable and sensor can be suppressed.
  • connection between the cable section and the sensor section is realized at at least these two places: the connection section between the cable board and the sensor signal board, and the connection section between the cable board and the sensor ground board. Therefore, the effect of improving the connection strength between the cable section and the sensor section can be obtained.
  • the sensor land substrate can function as a shield.
  • the sensor ground substrate functions as a shield, so that it is not necessary to provide a separate shield plate, and thus the above-described problem can be solved.
  • the shielding effect of the sensor ground substrate is particularly enhanced will be described.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of an ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention.
  • This ultrasonic probe has a structure substantially similar to that of the second embodiment except that the shape of the sensor ground substrate 105 is different. Therefore, here, the shape of the sensor ground substrate 105 will be described in detail.
  • the sensor unit includes an ultrasonic element 103, a sensor signal board 104 connected to the ultrasonic element 103, and a sensor ground board 105.
  • Numeral 04 is arranged so as to cover the entire rear surface of the ultrasonic element 103, and is drawn out from both side surfaces of the ultrasonic element 103.
  • the sensor ground substrate 105 is disposed so as to cover the entire surface of the ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic element 103, and, like the sensor signal substrate 104, both side surfaces of the ultrasonic element 103. Has been pulled out from the side. Further, as shown in FIG. 3, the sensor ground substrate 105 is provided on a side surface other than the side from which the sensor signal substrate 104 is extended, that is, on the side surface on which the sensor signal substrate 104 is extended. It has a shape that also covers adjacent side surfaces. As a result, the shielding effect of the sensor ground substrate 105 on the ultrasonic element 103 can be further increased.
  • the cable portion includes a plurality of signal lines 109 including signal lines and ground lines, a sheath 111, and a cable substrate 108 including signal patterns and ground patterns.
  • a cable substrate 108 including signal patterns and ground patterns.
  • two cable boards 108 are used, each of which has a sensor signal board 104 and a sensor ground board 1 drawn out on both sides of the ultrasonic element 103. 05 are connected to both drawers.
  • the ground pattern of the cable board 108 is electrically connected to the ground line of the signal line 109 and the sensor ground board 105.
  • the cable board 108 and the sensor board are arranged so that the sensor ground board 105 covers the entire connection portion between the sensor signal board 104 and the cable board 108.
  • FIG. 4 is a development view of the sensor ground substrate 105.
  • the sensor ground substrate 105 has a shape in which a surface covering the ultrasonic transmitting / receiving surface of the ultrasonic element is a bottom surface, and side surfaces are connected to four sides of the bottom surface, respectively. I have.
  • the hatched portion in FIG. 4 indicates a connection portion with the cable substrate.
  • a plurality of grooves 105c are formed in the bottom surface portion of the sensor ground substrate.
  • This groove is formed to electrically divide the ultrasonic element into a plurality of transducers.
  • This groove weakens the mechanical coupling with the adjacent transducer, or reduces the mechanical vibration of the transducer. By increasing independence, crosstalk can be improved and the directional angle can be increased.
  • the groove is usually filled with an insulating material such as epoxy or silicone, and the softer one has a higher effect of increasing the independence of the oscillator.
  • the side surface portion of the sensor ground substrate 105 is arranged so as to surround the ultrasonic element 103, the sensor signal substrate 104, and the cable substrate 108 (squares). At this time, of the side surfaces of the sensor ground substrate 105, the side from which the sensor signal substrate 104 of the ultrasonic element 103 is pulled out is located. It is preferable that the portion pulled out to the outer side surface (the side surface of the cable substrate 108) be connected to the cable substrate 108 or another side surface portion of the sensor ground substrate 105 by a solder or the like. . This is because the shape of the sensor ground substrate 105 can be maintained.
  • the sensor ground substrate 105 is disposed so as to surround the ultrasonic element 103, the sensor signal substrate 104, and the cable substrate 108, the sensor Since the shielding effect on the ultrasonic element 103, the sensor signal board 104, the cable board 108, and their connection parts by the ground board 105 is enhanced, the electromagnetic wave durability is improved, Noise current due to intrusion of electromagnetic waves can be reduced. As a result, since it is not necessary to separately provide a shield plate, it is easy to manufacture the ultrasonic probe, and the size of the housing can be reduced.
  • the ultrasonic probe of the present invention can reduce the ground resistance between the sensor ground substrate and the cable substrate, it suppresses a change in ground potential caused by noise current due to extraneous electromagnetic waves. It is possible to reduce the adverse effect on the received signal due to the potential change and to prevent noise from being generated on the ultrasonic diagnostic image. Therefore, it is effective for application to an ultrasonic diagnostic apparatus used in various medical fields.

Abstract

　本発明の超音波探触子は、超音波信号を送受信する超音波素子と、前記超音波素子へ、または前記超音波素子から電気信号を伝送する信号ラインと、前記超音波素子にグランド電位を供給するグランドラインとを備える。前記超音波素子には、センサ信号基板およびセンサグランド基板が電気的に接続されており、前記両基板は、ケーブル基板を介して、それぞれ、前記信号ラインおよび前記グランドラインと電気的に接続されている。また、前記センサグランド基板と前記ケーブル基板とは、直接接続されるか、または、中継グランド基板を介して接続されている。

Description

明 細 書 超音波探触子
[技術分野]
本発明は、 超音波を被検者の体内に放射し、 各体内組織の境界で反射 する超音波から体内の断層像を作成し表示する超音波診断装置に用いら れる超音波探触子に関するものである。
[背景技術]
超音波診断装置は、生体に対して超音波の送受信を行なうことにより、 生体内の 2次元情報を得るものであり、各種医療分野で活用されている。 この超音波診断装置は、 超音波を被検者の体内に送波し、 その体内組織 からの反射波を受波するための探触子を備えている。 このような超音波 診断装置およびそれを構成する探触子としては、 例えば、 日本特許第 1 7 4 6 6 6 3号公報などに開示されている。
図 5は、 従来の超音波診断装置を構成する探触子の一例を示す模式的 な断面図である。 この超音波探触子は、 センサ部 2 0 0と、 ケーブル部 2 0 1と、 超音波診断装置本体 （図示せず。） に接続されるコネクタ部 2 0 2とを備えている。
センサ部 2 0 0は、 超音波の送受信を行なう超音波素子 2 0 3と、 こ の超音波素子 2 0 3と電気的に接続されたセンサ信号基板 2 0 4および センサグランド基板 2 0 5と、 超音波素子 2 0 3の超音波送受面に配置 された音響整合板 2 2 0および音響レンズ 2 0 7と、 超音波素子 2 0 3 の背面 （超音波送受信面とは反対の面） に配置されたバッキング層 2 0 6とを備えている。 更に、 センサ部 2 0 0は、 センサコネクタ 2 1 7を - 備えており、 このセンサコネクタ 2 1 7はセンサ信号基板 2 0 4および センサグランド基板 2 0 5と接続されている。
ケーブル部 2 0 1は、 信号ライン 2 0 9 aおよびグランドライン 2 0 9 bを含む複数の信号線 2 0 9と、 信号線 2 0 9と接続されたケーブル 基板 2 0 8と、 ケーブル基板 2 0 8に接続されたケーブルコネクタ 2 1 8とを備えている。 また、 ケーブル部 2 0 1においては、 信号線 2 0 9 の外周が、 ケ一ブルシールド 2 1 0により被覆されており、 更にシース 2 1 1により保護されている。 シールド板 2 1 9は、 絶縁層 2 1 9 b表 面に導電層 2 1 9 aが形成されたフィルムであり、 ケーブル基板 2 0 8 やケーブルコネクタ 2 1 8を囲み、 センサ部 2 0 0の外周の一部を囲う ように配置され、 ケーブルシールド 2 1 0と接続されている。
コネクタ部 2 0 2は、 本体接続コネクタ 2 1 5と、 信号ライン 2 0 9 aおよびグランドライン 2 0 9 bが個別に接続されたピン 2 1 6とを備 え、 コネクタ筐体 2 1 3で収容されている。 コネクタ筐体 2 1 3は、 そ の内壁面に導電層 2 1 4を備えている。 ケーブルシールド 2 1 0は、 こ の導体層 2 1 4と接続され、 超音波診断装置本体と接続した時、 超音波 診断装置本体のフレームグランドあるいは信号グランドと接続される。
しかしながら、 上記従来例において、 超音波素子 2 0 3のグランド電 極は、 センサグランド基板 2 0 5と、 センサコネクタ 2 1 7およびケー ブルコネクタ 2 1 8を介して、 ケーブル基板 2 0 8を経て、 グランドラ イン 2 0 9 bと接続されている。 そのため、 コネクタ極数の制約などに より、 グランド用に十分な極数が確保することが困難であるという問題 があった。 グランド用に十分な極数が確保できないと、 センサグランド 基板とケーブル基板間の抵抗が高くなり、 電磁波環境に曝されてノイズ 電流がグランドに流れた場合、 グランド電位の変動が生じ、 画像ノイズ が発生する可能性があった。 [発明の開示]
本発明の超音波探触子は、 上記従来の問題点を解決するものであり、 センサ部とケ一ブル部との接続部におけるグランド抵抗を低減し、 ノィ ズの少ない超音波探触子を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、 本発明の超音波探触子は、 超音波信号を送 受信する超音波素子と、 前記超音波素子へ、 または前記超音波素子から 電気信号を伝送する信号ラインと、 前記超音波素子にグランド電位を供 給するグランドラインとを備えた超音波探触子であって、
更に、 前記超音波素子と電気的に接続された、 センサ信号基板および センサグランド基板と、 前記センサ信号基板および前記センサグランド 基板と、 前記信号ラインおよび前記グランドラインとを、 それぞれ、 電 気的に接続するケーブル基板とを備え、
前記センサグランド基板と前記ケーブル基板とが、 直接接続されてい るか、 または、 中継グランド基板を介して接続されていることを特徴と する。 .
[図面の簡単な説明]
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態にかかる超音波探触子の一例を示 す断面図である。
図 2は、 本発明の第 2の実施の形態にかかる超音波探触子の一例を示 す断面図である。
図 3は、 本発明の第 3の実施の形態にかかる超音波探触子の一例を示 す断面図である。
図 4は、 上記第 3の実施の形態にかかる超音波探触子におけるセンサ グランド基板の展開図である。 図 5は、 従来の超音波探触子を示す断面図である
[発明を実施するための最良の形態]
本発明の超音波探触子においては、 超音波素子とグランドラインとを 電気的に接続するために、 超音波素子に接続されたセンサグランド基板 と、 グランドラインと接続されたケーブル基板とが、 直接、 または、 中 継グランド基板を介して接続されている。 そのため、 この両者をコネク 夕を介して接続する場合とは異なり、 コネクタ極数の制約に伴う抵抗上 昇を回避することができ、 このセンサグランド基板とケーブル基板との 間のグランド抵抗を低減することができる。 そして、 このグランド抵抗 の低減により、 外来電磁によるノイズ電流に起因したグランド電位変化 を抑制でき、このグランド電位変化による受信信号への悪影響を低減し、 画像ノイズの発生を防止することができる。
上記超音波探触子においては、 前記センサ信号基板の少なくとも一部 が、 前記センサグランド基板または前記中継グランド基板によって、 覆 われていることが好ましい。
また、 上記超音波探触子においては、 前記ケーブル基板の少なくとも 一部が、前記センサグランド基板または前記中継グランド基板によって、 覆われていることが好ましい。
また、 上記超音波探触子においては、 前記センサ信号基板と前記ケ一 ブル基板との接続部が、 前記センサグランド基板または前記中継グラン ド基板によって、 覆われていることが好ましい。
これらの好ましい例によれば、 前記センサグランド基板または前記中 継グランド基板をシールドとして機能させて、 前記センサ信号基板、 前 記ケーブル基板およびその接続部のうちの少なくとも一部分をシールド することができ、 外部からの電磁波に起因したノイズ発生を抑制でき、 超音波探触子の電磁波耐久性を高めることができる。
また、 上記超音波探触子においては、 前記超音波素子の少なくとも一 部が、 前記センサグランド基板または前記中継グランド基板によって、 覆われていることが好ましい。 この好ましい例によれば、 超音波探触子 の電磁波耐久性を高めることができる。
また、 上記超音波探触子においては、 前記超音波素子の超音波送受信 面、 更には超音波送受信面および側周面が前記センサグランド基板また は前記中継グランド基板によって覆われていることが好ましい。 この好 ましい例においては、 超音波探触子の電磁波耐久性を向上させることに 加えて、 センサグランド基板または中継グランド基板を音響整合板とし て機能させることが可能となる。 この場合、 音響整合板を別途設ける必 要がないため、 作業性が向上する。
また、 この好ましい例においては、 前記センサグランド基板または前 記中継グランド基板の、 前記超音波素子の超音波送受信面を覆う部分に 複数の溝が形成されており、 この溝の存在により、 前記超音波素子が複 数の振動子に電気的に分割することも可能である。
以下、 図面を用いて、 本発明の実施形態について説明する。
(第 1の実施の形態）
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態に係る超音波探触子の一例を示す 図である。 この超音波探触子は、 電気信号を超音波に変換して生体に送 信し、 生体からの反射波を受信して電気信号に変換するためのセンサ部 1 0 0と、 センサ部 1 0 0に対して電気信号を送受信するためのケープ ル部 1 0 1と、 探触子を超音波診断装置本体に接続するためのコネクタ 部 1 0 2とを備えている。
センサ部 1 0 0は、 超音波素子 1 0 3と、 超音波素子 1 0 3と電気的 に接続されたセンサ信号基板 1 0 4およびセンサグランド基板 1 0 5と を備えている。 また、 超音波素子 1 0 3の超音波送受信面には、 超音波 を効率良く送受信するための音響整合板が設けられていてもよい。 さら に.， 超音波素子 1 0 3の超音波送受信面には、 超音波を収束し、 関心生 体内領域の分解能を高めるための音響レンズ 1 0 7とが設けられている。 また、 超音波素子 1 0 3の背面 （超音波放射面とは反対の面） には、 超 音波を吸収するためのバッキング層 1 0 6が配置されている。
超音波素子 1 0 3としては、 圧電特性を有する材料が用いられ、 例え ばチタン酸バリゥムなどの圧電セラミックが用いられる。 この超音波素 子 1 0 3の表面には、 金属などの導電材料からなる信号電極およびダラ ンド電極が形成されており、 これらの電極とセンサ信号基板 1 0 4およ びセンサグランド基板 1 0 5の導電部とが、 それぞれ電気的に接続され ている。 両基板の配置については、 特に限定するものではないが、 例え ば、 図 1に示すように、 センサ信号基板 1 0 4を超音波素子 1 0 3の背 面の全面を被覆するように配置し、 センサグランド基板 1 0 5を超音波 素子 1 0 3の超音波送受信面の全面を被覆するように配置することがで きる。
センサ信号基板 1 0 4としては、 絶縁基板表面に導電層が形成された ものが用いられる。 絶縁基板としては、 例えば、 エポキシ樹脂、 ポリイ ミド、 ポリエチレンテレフ夕レート、 ポリサルフォン、 ポリカーボネー ト、 ポリエステル、 ポリスチレン、 ポリフエ二レンサルファイトなどの 高分子材料が用いられる。 また、 導電層としては、 例えば、 N i 、 C r、 A u、 A g、 A l 、 C u、 T iなどの金属が用いられる。 導電層の厚さ については、特に限定するものではないが、例えば 3 0 m以下である。 この導電層は、 所定の形状にパターニングされており、 超音波素子の信 号電極と電気的に接続されている。 この接続は、 例えば、 半田および導 電性接着剤などを介して、 または、 機械的な接触により実現される。 センサグランド基板 1 0 5としては、 センサ信号基板と同様に、 絶縁 基板 1 0 5 a表面に導電層 1 0 5 bが形成されたものを使用することが できる。 特に、 センサグランド基板 1 0 5を超音波素子 1 0 3の超音波 送受信面の全面を被覆するように接続する場合、 導電層の厚さは、 超音 波の送受信を阻害しないような値に設定する必要がある。 このような導 電層の厚さは、 例えば 3 0 m以下である。 また、 センサグランド基板 1 0 5として、 金属などの導電性材料からなる基板を使用してもよい。 また、 図 1の例のように、 センサグランド基板 1 0 5を超音波素子 1 0 3の超音波送受信面の全面を被覆するように接続する場合、 センサグ ランド基板 1 0 5として、 音響整合機能を有する材料を使用すれば、 こ のセンサグランド基板 1 0 5を音響整合板として機能させることができ る。 この場合、 超音波素子と音響レンズとの間に積層する材料を少なく することができ、あるいは、別途、音響整合板を設ける必要はないため、 センサグランド基板と音響整合板の間の接着剤などによる音響的不整合 を抑制でき、 かつ、 超音波探触子の製作が容易になる。 このような音響 整合機能を有する材料としては、 例えば、 エポキシ樹脂、 ポリイミド、 ポリエチレンテレフ夕レート、 ポリサルフォン、 ポリカーボネート、 ポ リエステル、 ポリスチレン、 ポリフエ二レンサルファイトなどの高分子 材料に、 例えば N i， C r， A u , A g , A 1 , C u , T iなどの金属 材料が圧電板の面に例えば 3 0 m以下で形成されたものや、あるいは、 材料自体に導電性能がある、 導電性プラスチックやグラフアイトからな る材料などが挙げられる。
センサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 b (導電性基板を用いる場 合は、 その基板） は、 超音波素子 1 0 3のグランド電極と電気的に接続 されている。 この接続は、 センサ信号基板 1 0 4の導電層と同様に、 例 えば、 半田および導電性接着剤などを介して、 または、 機械的な接触に より実現される。
図 1に示すように、 センサグランド基板 1 0 5は、 センサ信号基板 1 0 4の少なくとも一部を覆うように配置されることが好ましい。 このよ うな配置とすることにより、 センサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 bがシールド板として機能して、 センサ信号基板 1 0 4の少なくとも一 部をシールドするため、電磁波耐久性が向上する。 この配置は、例えば、 図 1に示すように、 センサ信号基板 1 0 4およびセンサグランド基板 1 0 5を、超音波素子 1 0 3から同じ取り出し方向（図 1の例においては、 超音波素子の左側） に引き出すことにより、 実現することができる。 なお、 図 1の例では、 超音波素子 1 0 3とセンサグランド基板 1 0 5 の導電部 1 0 5 aとが直接接続されているが、 この両者の間に、 導電性 材料、 例えばグラフアイト板などを設けてもよい。 また、 超音波素子 1 0 3の超音波送受信面の全面にセンサグランド基板 1 0 5が接続されて いるが、 これに限定されるものではなく、 センサグランド基板 1 0 5は 超音波素子 1 0 3の端部にのみ接続されていてもよい。 超音波素子 1 0 3とセンサ信号基板 1 0 4との接続部についても、 同様に、 両者が直接 接続されていても、 導電性材料を介して接続されていてもよい。
ケーブル部 1 0 1においては、 複数の信号線 1 0 9が、 ケーブルシー ルド 1 1 0により被覆されており、 更にシース 1 1 1により保護されて いる。 さらに、 ケーブル部 1 0 1は、 信号線 1 0 9をセンサ信号基板 1 0 4およびセンサグランド基板 1 0 5と接続するためのケーブル基板 1 0 8とを備えている。
信号線 1 0 9は、各種超音波信号処理を行なう超音波診断装置本体（図 示せず。) から送信された電気信号をセンサ部へ伝送、 または、 生体情報 を含む超音波を電気信号に変換した電気信号を超音波診断装置本体へ伝 送する信号ライン 1 0 9 aと、 センサ部の超音波素子 1 0 3にグランド 電位を供給するためのグランドライン 1 0 9 bとを含む。 この信号線 1 0 9は、 中心銅線を金属編組線などの内部シ一ルド部材で包囲した、 同 軸構造を有する信号線であることが好ましい。 この複数の信号線 1 0 9 は束ねられ、 シース 1 1 1で保護されている。 シース 1 1 1としては、 例えば、 塩化ビニルおよびシリコーンなどの絶縁性材料を使用すること ができる。 また、 信号線 1 0 9とシース 1 1 1との間には、 外来電磁波 からのシールドおよび電磁波の輻射を目的とした、例えば、金属編組線、 金属箔などのケーブルシールド 1 1 0が配置されていることが好ましい。 前記信号線 1 0 9は、 ケーブル基板 1 0 8に接続されている。 ケープ ル基板 1 0 8としては、 センサ信号基板 1 0 4と同様に、 絶縁基板表面 に導電層が形成されたものを使用することができる。 また、 ケーブル基 板 1 0 8には電子回路が搭載されてもよい。 ケーブル基板 1 0 8の導電 層は、 所定の形状にパターニングされており、 これにより信号パターン とダランドパ夕一ンとが形成されている。 このケーブル基板 1 0 8の信 号パターンは前記信号線の信号ラインと、 グランドパターンはグランド ラインと、 それぞれ、 電気的に接続されている。
更に、 ケーブル基板 1 0 8の信号パターンは、 センサ信号基板 1 0 4 の導電層と電気的に接続される。 このケーブル基板.1 0 8とセンサ信号 基板 1 0 4との接続は、 例えば、 ワイヤボンディング、 基板同士の熱圧 着、 または、 カードエッジコネクタやその他のコネクタを介在させて実 現させることができる。
また、 ケーブル基板 1 0 8のグランドパターンは、 センサグランド基 板 1 0 5の導電層 1 0 5 bと電気的に接続される。 本実施形態において は、 このケーブル基板 1 0 8のグランドパターンとセンサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 bとの接続は、 中継グランド基板 1 1 2を介して 実現されている。 中継グランド基板 1 1 2としては、 例えば、 銅線、 銅 箔フィルムなどのような金属基板などの、 導電性基板を用いることがで きる。 また、 中継グランド基板 1 1 2の寸法については、 特に限定する ものではないが.. グランド抵抗を更に低減するため -. ケーブル基板 1 0 8のグランドパターンとセンサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 bと の間において、 断面積が大きく、 距離が短いことが好ましい。 また、 複 数のケーブル基板 1 0 8が存在する場合は、 各々のケーブル基板 1 0 8 と接続された中継グランド基板 1 1 2を、 センサグランド基板 1 0 5に 接続すればよい。
中継グランド基板 1 1 2は、 前記センサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 bと接続される。 このとき、 センサグランド基板 1 0 5の引出し 端部（中継グランド基板 1 1 2との接続部となる部分である。） を折り曲 げることが好ましく、 特にこの端部を 9 0 ° 以上、 更には約 1 8 0 ° 折 り曲げることが好ましい。 センサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 b を外側に露出させることができ、 この導電層 1 0 5 bと中継グランド基 板 1 1 2との接続が容易となるからである。 また、 中継グランド基板 1 1 2とセンサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 bとの接続面積は、 で きるだけ大きいことが、 グランド抵抗が低減されるため好ましい。
また、 中継グランド基板 1 1 2は、 ケーブル基板 1 0 8のグランドパ ターンと接続される。 このとき、 図 1に示すように、 中継グランド基板 1 1 2が、 センサ信号基板 1 0 4とケーブル基板 1 0 8との接続部を覆 う状態となるよう接続することが好ましい。 このような配置とすること により、 中継グランド基板 1 1 2がシールド板として機能して、 センサ 信号基板 1 0 4とケーブル基板 1 0 8との接続部をシールドするため、 電磁波耐久性が向上する。 その結果、 シールド板が不要となり、 超音波 探触子の製作が容易になり、 且つ、 筐体の小型化も実現できる。 また、 中継グランド基板 1 1 2とケーブル基板 1 0 8のグランドパターンとの 接続面積は、 できるだけ大きいことが、 グランド抵抗が低減されるため 好ましい。
コネクタ部 1 0 2は、 本体接続コネクタ 1 1 5と、 信号ライン 1 0 9 aおよびグランドライン 1 0 9 bが個別に接続されたピン 1 1 6とを備 え、 これらがコネクタ筐体 1 1 3に収容されている。 コネクタ筐体 1 1 3は、 例えば、 金属、 樹脂などで構成することができ、 その内壁面には 金属などの導電層 1 1 4を備えている。 ケーブルシールド 1 1 0は、 前 記ピンと絶縁された本体接続用コネクタの外周部の金属部分、 または、 コネクタ筐体 1 1 3内面の導体層 1 1 4と接続され、 超音波診断装置本 体と接続した時、 超音波診断装置本体のフレームグランドあるいは信号 グランドと接続される。
次に、 上記超音波探触子により達成される効果について説明する。 上記超音波探触子においては、 前述したように、 センサグランド基板
1 0 5の導電層 1 0 5 bとケーブル基板 1 0 8のグランドパターンとが、 中継グランド基板 1 1 2を介して接続されている。 そのため、 この両者 をコネクタを介して接続する場合とは異なり、 コネクタ極数の制約に伴 う抵抗上昇を回避することができるため、 センサグランド基板 1 0 5と ケーブル基板 1 0 8との間のグランド抵抗を低減することが可能となる。 更に、 このグランド抵抗の低減により、 外来電磁によるノイズ電流に起 因したグランド電位変化を抑制できるため、 このグランド電位変化に伴 う受信信号への悪影響を低減することができ、 画像ノイズの発生を防止 し、 良質な超音波画像を提供することができる。
また、 ケーブル部 1 0 1とセンサ部 1 0 0との接続が、 ケーブル基板 1 0 8とセンサ信号基板 1 0 4との接続部と、 ケーブル基板 1 0 8とセ ンサグランド基板 1 0 5との接続部の、 少なくともこの 2箇所で実現さ れている。 よって、 ケーブル部 1 0 1とセンサ部 1 0 0との接続強度が 向上するという効果も得られる。 特に中継グランド基板 1 1 2を用いて いるため、 ケーブル基板 1 0 8とセンサ信号基板 1 0 4との間に引張り 応力が加わっても、 中継グランド基板 1 1 2の張力により、 センサ信号 基板 1 0 4とケーブル基板 1 0 8の接続部の剥れなどによる断線を防止 することができる。
(第 2の実施の形態）
第 1の実施の形態においては、 センサグランド基板の導電層とケープ ル基板のグランドパターンとが、 中継ブランド基板を介して接続された 例を挙げた。 しかしながら、 本発明においては、 この両者を、 中継ダラ ンド基板を介することなく、 直接接続してもよい。 このような実施の形 態について、 以下に説明する。
図 2は、 本発明の第 2の実施の形態にかかる超音波探触子の一例を示 す模式的な断面図である。 この超音波探触子は、 第 1の実施の形態と同 様に、 センサ部 1 0 0、 ケーブル部 1 0 1およびコネクタ部 1 0 2を有 している。
センサ部 1 0 0は、第 1の実施の形態と同様に、超音波素子 1 0 3と、 これに接続されたセンサ信号基板 1 0 4およびセンサグランド基板 1 0 5とを備えている。 図 2の例においては、 センサ信号基板 1 0 4は、 超 音波素子 1 0 3の背面の全面を被覆するように配置され、 且つ、 超音波 素子 1 0 3の両側面側から引き出されている。 また、 センサグランド基 板 1 0 5は、 超音波素子 1 0 3の超音波送受信面の全面を被覆するよう に配置され、且つ、超音波素子 1 0 3の両側面側から引き出されている。 これにより、 センサグランド基板 1 0 5を、 超音波素子 1 0 3の超音波 送受信面および両側面を覆うように配置することができる。 このような 配置により、 センサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 bがシールド板 として機能して、 超音波素子 1 0 3をシールドすることができるため、 電磁波耐久性が向上する。
なお、 センサ部 1 0 0を構成する各部材の材料および構造などについ ては、 第 1の実施の形態と実質的に同様である。 特に、 本実施形態で示 した例においては、 センサグランド基板 1 0 5が超音波素子 1 0 3の両 側面から引き出されることにより、 その超音波送受信面全体を確実に被 覆することが可能であるため、 センサグランド基板 1 0 5として音響整 合機能を有する材料を用いることにより得られる効果が大きい。
ケーブル部 1 0 1は、 第 1の実施形態と同様に、 信号ライン 1 0 9 a およびグランドライン 1 0 9 bを含む複数の信号線 1 0 9と、 シ一ス 1 1 1と、 信号パターンおよびグランドパターンを含むケーブル基板 1 0 8とを備えている。 図 2の例においては、 2枚のケーブル基板 1 0 8が 用いられており、 その各々が、 超音波素子 1 0 3の両側面側に引き出さ れたセンサ信号基板 1 0 4およびセンサグランド基板 1 0 5の両引出部 に接続されている。
ケーブル基板 1 0 8の信号パターンは、 信号線の信号ライン 1 0 9 a および前記センサ部のセンサ信号基板 1 0 4と電気的に接続されている。 これらの接続については、 第 1の実施の形態と同様である。
また、 ケーブル基板 1 0 8のグランドパターンは、 信号線のグランド ライン 1 0 9 bおよび前記センサグランド基板 1 0 5と電気的に接続さ れている。 本実施形態において、 ケーブル基板 1 0 8のグランドパター ンとセンサグランド基板 1 0 5の導電層 1 0 5 bとは、 例えば半田など により、 直接接続されている。 このとき、 図 2に示すように、 センサグ ランド基板 1 0 5が、 センサ信号基板 1 0 4とケーブル基板 1 0 8との 接続部の少なくとも一部を覆う状態となるように、 ケーブル基板 1 0 8 とセンサグランド基板 1 0 5とを接続することが好ましい。 このような 配置とすることにより、 センサグランド基板 1 0 5がシールド板として 機能して、 センサ信号基板 1 0 4とケーブル基板 1 0 8との接続部をシ 一ルドするため、 電磁波耐久性が向上する。 また、 センサグランド基板 1 0 5とケーブル基板 1 0 8のダランドパターンとの接続面積は、 ダラ ンド抵抗を更に低減できることから、できるだけ大きいことが好ましい。 なお、 ケーブル部 1 0 1を構成する各部材の材料および構造などにつ いては、 第 1の実施の形態と実質的に同様である。
また、 コネクタ部 1 0 2の構造については、 第 1の実施の形態と実質 的に同様であるため、 その説明を省略する。
なお、 上記説明においては、 センサ信号基板およびセンサグランド基 板を、 超音波素子の両側面側から引き出した場合を例に挙げたが、 第 1 の実施の形態と同様に、 この両基板を超音波素子の一方の側面側からの み引き出した構造としてもよい。
しかしながら、 これらの基板を超音波素子の両側面側から引き出す構 造とすることにより、 前述したように、 センサグランド基板によって超 音波素子の両側面を覆うことができ、 電磁波耐久性が向上するため、 好 ましい。 また、 両側面側から引き出した構造とすれば、 図 2に示すよう に、 ケーブル基板 1 0 8とセンサ信号基板 1 0 4との接続部全体を、 セ ンサグランド基板 1 0 5で覆うことができるため、 センサグランド基板 1 0 5でこの接続部をシールドすることができ、 電磁波耐久性が向上す る。 その結果、 シールド板が不要となり、 超音波探触子の製作が容易に なり、 かつ、 筐体の小型化も実現できるため、 好ましい。
上記超音波探触子によれば、 センサグランド基板 1 0 5とケーブル基 板 1 0 8とを直接接続する。 よって、 第 1の実施の形態と同様に、 両者 をコネクタを介して接続する場合とは異なり、 コネクタ極数の制約に伴 う抵抗上昇を回避することができるため、 センサグランド基板とケープ ル基板との間のグランド抵抗を低減し、 外来電磁によるノイズ電流に起 因したダランド電位変化を抑制して、 良質な超音波画像を提供すること ができる。
特に、 本実施の形態では、 センサグランド基板 1 0 5とケーブル基板 1 0 8とを直接接続するため、 中継グランド基板を用いる第 1の実施の 形態に比べて、 半田などによる接続個所が少なくできるので、 作製の作 業性がよく、 ケーブル部やセンサ部への半田などによる熱ダメージを抑 制できる。
また、 ケーブル部とセンサ部との接続が、 ケーブル基板とセンサ信号 基板との接続部と、 ケーブル基板とセンサグランド基板との接続部の、 少なくともこの 2箇所で実現されている。 よって、 ケーブル部とセンサ 部との接続強度が向上するという効果も得られる。
(第 3の実施の形態）
第 1および第 2の実施の形態においても説明したように、 センサダラ ンド基板はシールドとして機能させることが可能である。
超音波探触子の小型化、 軽量化による操作性の向上のためには、 セン サ部を収容する筐体を小さくする必要があるが、 シールド板を別途設け る場合、その形状や厚みを考慮した筐体内の空間確保が必要であるため、 小型化や軽量化が困難である。 また、 シールド板で、 ケーブルコネクタ 部を囲うことで、 封止材が十分に充填されず、 内部構造体の固定が十分 にできないおそれがある。 また、 シールド板では、 超音波素子の超音波 送受信面を覆うことができないため、 超音波素子への電磁波の侵入を十 分に防止することが困難である。
しかしながら、 本発明の一実施形態によれば、 前述のように、 センサ グランド基板はシールドとして機能させることにより、 別途シールド板 を設ける必要がなくなるため、 上記のような問題を解決することも可能 となる。 本実施の形態においては、 このセンサグランド基板によるシールド効 果が特に高くなるような形態について説明する。
図 3は、 本発明の第 3の実施の形態にかかる超音波探触子の一例を示 す模式的な斜視図である。 この超音波探触子は、 センサグランド基板 1 0 5の形状が異なること以外は、 第 2の実施の形態と実質的に同様な構 造を有する。 よって、 ここでは、 センサグランド基板 1 0 5の形状につ いて詳説する。
センサ部は、 第 2の実施の形態と同様に、 超音波素子 1 0 3と、 これ に接続されたセンサ信号基板 1 0 4およびセンサグランド基板 1 0 5と を備えており、 センサ信号基板 1 0 4は、 超音波素子 1 0 3の背面の全 面を被覆するように配置され、 且つ、 超音波素子 1 0 3の両側面側から 引き出されている。
センサグランド基板 1 0 5は、 超音波素子 1 0 3の超音波送受信面の 全面を被覆するように配置されており、センサ信号基板 1 0 4と同様に、 超音波素子 1 0 3の両側面側から引き出されている。 更に、 図 3に示す ように、 センサグランド基板 1 0 5は、 センサ信号基板 1 0 4が引き出 されている側以外の側面、 すなわちセンサ信号基板 1 0 4が引き出され ている側の側面に隣接する側面をも覆うような形状を有している。 これ により、 センサグランド基板 1 0 5による、 超音波素子 1 0 3に対する シールド効果を更に増大させることができる。
ケーブル部は、 第 2の実施形態と同様に、 信号ラインおよびグランド ラインを含む複数の信号線 1 0 9と、 シース 1 1 1と、 信号パターンお よびグランドパターンを含むケーブル基板 1 0 8とを備えている。 図 3 に示すように、 2枚のケーブル基板 1 0 8が用いられており、 その各々 が、 超音波素子 1 0 3の両側面側に引き出されたセンサ信号基板 1 0 4 およびセンサグランド基板 1 0 5の両引出部に接続されている。 ケーブル基板 1 0 8のグランドパターンは、 信号線 1 0 9のグランド ラインおよび前記センサグランド基板 1 0 5と電気的に接続されている。 このとき、 図 3に示すように、 センサグランド基板 1 0 5がセンサ信号 基板 1 0 4とケーブル基板 1 0 8との接続部の全体を覆う状態となるよ うに、ケーブル基板 1 0 8とセンサグランド基板 1 0 5とが接続される。 更に、 図 3に示すように、 センサグランド基板 1 0 5は、 ケーブル基板 1 0 8のグランドパターンが形成された面だけでなく、 その面に対して 垂直な面 （すなわち、 側面） をも覆っている。 これにより、 センサダラ ンド基板 1 0 5による、 ケーブル基板 1 0 8に対するシールド効果を更 に増大させることができる。
図 4は、 上記センサグランド基板 1 0 5の展開図である。 図 4に示す ように、 上記センサグランド基板 1 0 5は、 超音波素子の超音波送受信 面を被覆する面を底面部分とし、 この底面部分の四辺にそれぞれ側面部 分が連なる形状を有している。 なお、 図 4における斜線部分は、 ケープ ル基板との接続部分を示す。
また、 センサグランド基板の底面部分には、 複数の溝 1 0 5 cが形成 されていることが好ましい。 この溝は、 超音波素子を、 複数の振動子に 電気的に分割するために形成されるものであり、 この溝により隣接する 振動子との機械的結合を弱め、 あるいは振動子の機械振動の独立性を高 めることで、 クロストークの向上や、 指向角を広げることができる。 溝 内には、 通常、 エポキシやシリコーンなどの絶縁性材料が充填されてお り、 柔らかいほうが振動子の独立性を高める効果が高い。
センサグランド基板 1 0 5の上記側面部分が、 超音波素子 1 0 3、 セ ンサ信号基板 1 0 4およびケーブル基板 1 0 8の周囲 （四方） を囲むよ うに配置される。 このとき、 センサグランド基板 1 0 5の側面部分のう ち、 超音波素子 1 0 3のセンサ信号基板 1 0 4が引き出されている側以 外の側面 （ケーブル基板 1 0 8の側面） に引き出された部分は、 ケープ ル基板 1 0 8、 または、 センサグランド基板 1 0 5の別の側面部分と半 田などにより接続されることが好ましい。 センサグランド基板 1 0 5の 形状を保持することができるからである。
このように、本実施の形態においては、センサグランド基板 1 0 5が、 超音波素子 1 0 3、 センサ信号基板 1 0 4およびケーブル基板 1 0 8の 周囲を取り囲むように配置されるため、 センサグランド基板 1 0 5によ る、 超音波素子 1 0 3、 センサ信号基板 1 0 4およびケーブル基板 1 0 8と、 それらの接続部とに対するシールド効果が高くなるため、 電磁波 耐久性を向上させ、 電磁波の侵入などによるノイズ電流を低減すること ができる。 その結果、 シールド板を別途設ける必要がなくなるため、 超 音波探触子の製作が容易になり、 かつ、 筐体の小型化も実現できる。
[産業上の利用可能性]
本発明の超音波探触子は、 センサグランド基板とケーブル基板との間 のグランド抵抗を低減することが可能であるため、 外来電磁によるノィ ズ電流に起因したグランド電位変化を抑制し、 このグランド電位変化に よる受信信号への悪影響を低減して、 超音波診断画像上にノイズが発生 することを防止することができる。 従って、 各種医療分野での活用され る超音波診断装置への適用に有効である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 超音波信号を送受信する超音波素子と、 前記超音波素子へ.， また は前記超音波素子から電気信号を伝送する信号ラインと、 前記超音波素 子にグランド電位を供給するグランドラインとを備えた超音波探触子で あって、
更に、 前記超音波素子と電気的に接続された、 センサ信号基板および センサグランド基板と、
前記センサ信号基板および前記センサグランド基板と、 前記信号ライ ンおよび前記グランドラインとを、 それぞれ、 電気的に接続するケープ ル基板とを備え、
前記センサグランド基板と前記ケーブル基板とが、 直接接続されてい るか、 または、 中継グランド基板を介して接続されていることを特徴と する超音波探触子。
2 . 前記センサ信号基板の少なくとも一部が、 前記センサグランド基 板または前記中継グランド基板によって、 覆われている請求項 1に記載 の超音波探触子。
3 . 前記ケーブル基板の少なくとも一部が、 前記センサグランド基板 または前記中継グランド基板によって、 覆われている請求項 1に記載の 超音波探触子。
4 . 前記センサ信号基板と前記ケーブル基板との接続部が、 前記セン サグランド基板または前記中継グランド基板によって、 覆われている請 求項 1に記載の超音波探触子。
5 . 前記超音波素子の少なくとも一部が、 前記センサグランド基板ま たは前記中継グランド基板によって、 覆われている請求項 1に記載の超 音波探触子。
6 . 前記超音波素子の超音波送受信面が、 前記センサグランド基板ま たは前記中継グランド基板によって覆われている請求項 5に記載の超音 波探触子。
7 . 前記超音波素子の超音波送受信面および側周面が、 前記センサグ ランド基板または前記中継グランド基板によって覆われている請求項 6 に記載の超音波探触子。
8 . 前記センサグランド基板または前記中継グランド基板の、 前記超 音波素子の超音波送受信面を覆う部分に複数の溝が形成されており、 こ の溝の存在により、 前記超音波素子が複数の振動子に電気的に分割され ている請求項 6に記載の超音波探触子。
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