WO2014006954A1

WO2014006954A1 - 超音波内視鏡

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Publication number: WO2014006954A1
Application number: PCT/JP2013/061455
Authority: WO
Inventors: 知輝小川; 仁科　研一
Original assignee: オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2014-01-09
Also published as: US8900152B2; JP5404981B1; CN103648404B; CN103648404A; JPWO2014006954A1; EP2719338A1; US20140046190A1; EP2719338A4

Abstract

　挿入部の先端側に設けられた硬質部（１１）と、硬質部（１１）に設けられた超音波信号を送受信する超音波プローブ（２１）と、超音波プローブ（２１）に入出力される電気信号を伝送するケーブル（２７）と、電気信号を伝送するべく超音波プローブ（２１）とケーブル（２７）との間に介在し、配線層を含む複数の層を積層した面状部材の、一部を絶縁層をさらに含むフレキシブル部（２５）、他の一部を硬質層をさらに含むリジッド部（２６）として構成するリジッドフレキシブル基板（２４）と、を有し、超音波プローブ（２１）はリジッド部（２６）に接続されており、フレキシブル部（２５）の少なくとも一部は、ケーブル（２７）とリジッドフレキシブル基板（２４）との配線接続部を包囲するように螺旋状に配置されている超音波内視鏡。

Description

超音波内視鏡

　本発明は、挿入部の先端側硬質部に超音波プローブを備える超音波内視鏡に関する。

　超音波内視鏡には、リニア型やコンベックス型のものがある。これらの内のコンベックス型の超音波内視鏡に搭載された超音波プローブは、例えば、リジッド基板として構成された電気基板（以下、振動子基板という）に対して配設されている。

　図１２は、従来の超音波内視鏡の先端部にリジッド基板を介して配設した超音波プローブを示す断面図である。

　超音波プローブ１２１は、音響レンズ等を一体的に設けたコンベックス型の構成となっており、リジッド基板で構成される振動子基板１２６に対して電気的に接続されている。この振動子基板１２６は、内視鏡先端部の最先端に設けられたノーズピース１２２の基端側に隣接して配設されている。

　また、超音波プローブ１２１に入出力される電気信号は、ケーブル１２７を介して伝送される。このケーブル１２７は、複数の信号線１２８を電磁波シールド機能のある総合シールド１２７ａおよび絶縁性のあるケーブル外装被覆１２７ｂにより覆って構成されている。そして、ケーブル１２７は、硬質部１１１の基端側（ｘ軸正方向側）においてケーブル外装被覆１２７ｂおよび総合シールド１２７ａを取り除いてから、硬質部１１１に設けられた挿通孔１０１を介して各信号線１２８を振動子基板１２６側へ挿通するようになっている。

　このような構成において、各信号線１２８は振動子基板１２６に対して半田付け等により接続されるために、図示のような半田付けのスペース１００Ａが振動子基板１２６に必要となる。従って、振動子基板１２６の図１２における高さ（ｙ軸方向の幅）を抑制することは困難となっている。

　また、信号線１２８を振動子基板１２６に接続する作業を行うためには、信号線１２８の長さに余裕が必要であり、また後日に修理等を行うために配線されたままの振動子基板１２６を設置部分から取り出すためにも信号線１２８の長さに余裕が必要となる。従って、信号線１２８は幾らか長めに構成されていて、信号線１２８の余長を収容するためのスペース１００Ｂが図示のように必要となる。このスペース１００Ｂをあまり小さくすると、信号線１２８を他の部材に挟み込む懸念があるために、ある程度の広さを確保せざるを得ない。従って、超音波プローブ１２１を収納する空間の大きさをより小型化するのは困難となっている。

　さらに、各信号線１２８は挿通孔１０１内においては絶縁性のあるケーブル外装被覆１２７ｂが取り除かれているために、電気安全上に必要な所定レベルの信号線１２８の絶縁性（耐電圧性）を確保するべく、例えばポリイミドパイプ等で構成される別途の絶縁部材１００Ｃを挿通孔１０１に配設して、この絶縁部材１００Ｃ内に各信号線１２８を配置することが行われている。しかし、この場合にも別部材を配置するためのスペースが必要になって硬質部１１１のより一層の細径化を図るのが困難になるとともに、部品代が嵩むことになる。

　加えて、この接続構造では、総合シールドが取り除かれた部分が生じているために、該当部分のシールド効果が低減することになる。従って、シールドを強化するために信号線を覆うシールド部材を追加することが望ましいと考えられるが、この場合には、シールド部材を収納する空間をさらに設ける必要があり、内視鏡挿入部の先端部外径がより太くなってしまう。内視鏡先端部の細径化は、超音波内視鏡を含む内視鏡全般において常に求められているために、先端部外径をなるべく太くしないようにシールド部材を追加しようとすると、今度は先端部の空間的余裕がなくなって、組み立て作業が極めて煩雑となってしまう。

　また、上述したような、超音波プローブに入出力される電気信号を伝送するためのケーブルを、リジッド基板で構成される振動子基板に接続する構成に代えて、さらにフレキシブルプリント基板を設けて、フレキシブルプリント基板に対して接続する構成も提案されている。

　例えば、特開２００５－２１８５１９号公報の図１、図４等には、コンベックス型の超音波内視鏡において、挿入部（２ａ）先端の超音波振動子ユニット（２０）に連設して、硬質部（９）および湾曲部（１０）が設けられていること、および、超音波振動子ユニット（２０）が、超音波送受信部（２１）を硬質基板（３５）に電気的に接続し、さらにフレキシブルプリント基板（３３）を介して信号ケーブル束（２９）へ電気的に接続して構成されることが記載されている。加えて、特開２００５－２１８５１９号公報には、フレキシブルプリント基板（３３）を折り畳んで、フレキシブルプリント基板（３３）の各電極部（３３ｂ）と信号ケーブル束（２９）の各信号芯線（２９ａ）との接続部分が外部に露出しないようにし、接続部分を保護することが記載されている。

　フレキシブルプリント基板は形状を変化させることができるために、上記公報においては折り畳んでいるが、他の形状変化例としては特開２００３－１０２７３２号公報が挙げられる。特開２００３－１０２７３２号公報の図１等には、多数の超音波振動素子（３０）を円周方向に配列したラジアル電子走査用の超音波トランスデューサ（２０）を備える超音波プローブ（１０）が記載されている。この超音波プローブ（１０）は、内視鏡（１）の処置具挿通チャンネル（６）内に挿通して用いられるが、超音波トランスデューサ（２０）の径が処置具挿通チャンネル（６）の径よりも大きいために、先端側に超音波トランスデューサ（２０）が設けられている可撓性コード（２２）の基端側を、処置具挿通チャンネル（６）に挿通するようになっている。このとき、可撓性コード（２２）の基端側には、図２、図３等に示すように、フレキシブル基板（３３）が斜め方向に連設されていて、内視鏡（１）の処置具挿通チャンネル（６）内に挿通するために、このフレキシブル基板（３３）を螺旋状に巻回して筒状にし、鞘部材（３８）内に挿入することが記載されている。処置具挿通チャンネル（６）を挿通した後には、鞘部材（３８）が取り外され、フレキシブル基板（３３）が展開されて中継手段（１３）を介して超音波観測装置（１１）と接続される。

　ところで、リジッド基板とフレキシブル基板とを一体化したリジッドフレキシブル基板が提案されており、その構成例として、特開２０１０－１６０７６号公報が挙げられる。特開２０１０－１６０７６号公報には、フレキシブルプリント基板部（１）の両端にリジット部（２Ａ）及び（２Ｂ）を備える多層リジッドフレキシブルプリント基板が記載されている。この多層リジッドフレキシブルプリント基板は、図２、図３に示すように、導電性のトップコート層（３）と、銀ペースト層（４）と、エッチングによりパターン形成され信号線やＧＮＤパターンとして機能する銅箔（６）と、ポリイミド層（７）と、カバーレイ（８）とを有する積層構造である。そして、これら各層の内の、導電性のトップコート層（３）及び銀ペースト層（４）は、ＥＭＣ（電磁環境適合性；Electro-Magnetic Compatibility）の観点から設けられ、シールドとして機能する。

　図１３は従来のリジッドフレキシブル基板を用いた超音波プローブの基板接続構造を示す図である。

　超音波プローブ１２１は、リジッドフレキシブル基板１２４におけるリジッド基板で構成される振動子基板１２６に接続されている。この振動子基板１２６からフレキシブル基板部１２５が基端側に延設されており、フレキシブル基板部１２５の基端にケーブル接続部１２５ａが設けられている。そして、ケーブル１２７の各信号線１２８は、このケーブル接続部１２５ａに対して半田付け等により接続される。

　このような構成を利用すれば、図１２に示した従来技術に比して、振動子基板１２６の高さを抑制することが可能であり、ひいては内視鏡先端部における超音波プローブが設けられている部分の細径化を図ることが可能となっている。さらに、超音波プローブ１２１から離れた基端側のケーブル接続部１２５ａにおいて各信号線１２８の接続を行うことができるために、配線時の作業スペースを確保することも可能である。ただし、これだけでは延長されたフレキシブル基板部１２５の絶縁性やシールド性を高いレベルで確保することができず、別途の絶縁部材やシールド部材の配置が必要になると考えられる。

　上述したように、図１２に示したような、リジッド基板のみを介して超音波プローブとケーブルとを接続する場合には、基板高さを抑制することが難しく、信号線収納スペースをリジッド基板近傍に設ける必要があり、絶縁部材を配置することも必要となって、内視鏡先端部の細径化を図ることも困難であった。

　また、特開２００５－２１８５１９号公報に記載されたような構造では、折り畳んだフレキシブルプリント基板を硬質基板に沿わせて収納すると思われ、結局、硬質基板の高さを抑制することはできないと考えられる（仮に、折り畳んだフレキシブルプリント基板を硬質基板に沿わせないで収納しようとすると、さらに大きなスペースが必要になってしまう）。また、特開２００５－２１８５１９号公報には電磁シールドについては何等記載されていない。

　一方、特開２００３－１０２７３２号公報に記載されたフレキシブル基板は、ケーブルの基端側に設けられたものであり、超音波トランスデューサと可撓性コードとの間を接続するためのものではない。

　そして、図１３に示したような、リジッドフレキシブル基板を用いた従来の超音波プローブの基板接続構造では、基板高さの抑制は可能になるものの、絶縁性やシールド性を確保するためには、依然として内視鏡先端部の細径化を図ることが困難であり、しかも組み立ての作業性も高いとはいえなかった。

　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波プローブを接続する基板高さを抑制可能であり、絶縁性を確保しながら先端部の細径化を図ることができる組み立てが容易な超音波内視鏡を提供することを目的としている。

　本発明の一態様による超音波内視鏡は、観察部位に挿入可能であり、先端側に硬質部が設けられている挿入部と、前記硬質部に設けられ、超音波信号を送受信する複数の超音波振動素子を有する超音波プローブと、前記超音波プローブに入出力される電気信号を伝送するためのケーブルと、前記電気信号を伝送するべく前記超音波プローブと前記ケーブルとの間に介在し、配線層を含む複数の層を積層した面状部材として構成され、前記面状部材の一部を絶縁層をさらに含むフレキシブル基板、前記面状部材の他の一部を硬質層をさらに含むリジッド基板とすることにより、フレキシブル基板のみから構成されるフレキシブル部と、リジッド基板が設けられたリジッド部と、を備えるリジッドフレキシブル基板と、を有し、前記超音波プローブは前記リジッド部に接続されており、前記フレキシブル部の少なくとも一部は、前記ケーブルと前記リジッドフレキシブル基板との配線接続部を包囲するように螺旋状に配置されている。

本発明の実施形態１における、超音波内視鏡を含む超音波内視鏡診断装置の構成を示す図。上記実施形態１において、超音波プローブに接続されているリジッドフレキシブル基板の積層構造の概要を示す図。上記実施形態１において、リジッドフレキシブル基板のフレキシブル部にケーブルを接続する例を示す図。上記実施形態１において、硬質部に収納される際のフレキシブル部の形状を示す図。上記実施形態１において、フレキシブル部自体の寸法と、螺旋状に配置した後の寸法と、の関係を説明するための線図。本発明の実施形態２において、リジッドフレキシブル基板におけるフレキシブル部の構成を示す図。上記実施形態２において、硬質部に収納される際のフレキシブル部の形状を示す図。本発明の実施形態３において、リジッドフレキシブル基板に設けた分岐フレキシブル部の構成を示す図。上記実施形態３において、硬質部に収納される際のリジッドフレキシブル基板の形状を示す図。本発明の実施形態４において、リジッドフレキシブル基板に設けた分岐フレキシブル部の構成を示す図。上記実施形態４において、硬質部に収納される際のリジッドフレキシブル基板の形状を示す図。従来の超音波内視鏡の先端部にリジッド基板を介して配設した超音波プローブを示す断面図。従来のリジッドフレキシブル基板を用いた超音波プローブの基板接続構造を示す図。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
　図１から図５は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は超音波内視鏡を含む超音波内視鏡診断装置の構成を示す図である。

　図１に示すように、超音波内視鏡診断装置１は、体腔内に挿入される挿入部２ａの先端部に超音波プローブ２１を備える超音波内視鏡２と、この超音波内視鏡２に内蔵される照明光学系へ照明光を供給する光源装置３と、超音波プローブ２１へ供給する超音波駆動信号を生成するとともに超音波プローブ２１によって受信された超音波から得られる信号の処理等を行う超音波観測装置４と、この超音波観測装置４により生成され出力される画像信号を受けて超音波診断画像を表示する表示装置４ａと、を備えている。

　超音波内視鏡２と光源装置３とはユニバーサルコード５の基端に設けられている内視鏡コネクタ６を介して着脱自在に接続されるようになっている。また、超音波内視鏡２と超音波観測装置４とは超音波コード７の基端に設けられている超音波コネクタ８を介して着脱自在に接続されるようになっている。

　超音波内視鏡２は、細長形状に形成され体腔内に挿入される挿入部２ａと、この挿入部２ａの基端側に連設されている操作部２ｂと、この操作部２ｂの基端側に連設されている中継部２ｃと、この中継部２ｃの基端側に連設されている接眼部２ｄと、を備えている。そして、操作部２ｂの側部から上述したユニバーサルコード５が延出され、中継部２ｃの側部から上述した超音波コード７が延出されている。

　挿入部２ａは、観察部位に挿入可能であり、先端側に硬質部１１を備えている。この硬質部１１の本体は、耐薬品性や生体適合性及び絶縁性に優れた樹脂材料、例えばポリスルフォンやポリエチルエーテルケトン等によって形成されている。そして、硬質部１１には、最先端にノーズピース２２が、このノーズピース２２の基端側に連設して超音波プローブ２１が、設けられている。

　この硬質部１１の基端側に、例えば上下左右方向に湾曲可能な湾曲部１２が連設されている。さらに、この湾曲部１２の基端側と操作部２ｂの先端側との間に、長尺で可撓性を有する細径の可撓部１３が配設されている。

　操作部２ｂには、湾曲部１２を所望の方向に湾曲操作するためのアングルノブ１４、送気及び送水操作を行うための送気送水ボタン１５、吸引操作を行うための吸引ボタン１６、処置具等を体腔内に導入するための処置具挿入口１７等が設けられている。

　次に、図２は超音波プローブ２１に接続されているリジッドフレキシブル基板２４の積層構造の概要を示す図である。

　リジッドフレキシブル基板２４は、フレキシブル基板としての構造を備えるフレキシブル部２５と、リジッド基板としての構造を備えるリジッド部２６と、を有している。

　まず、超音波プローブ２１は、リジッドフレキシブル基板２４におけるリジッド部２６に対して接続されている。この超音波プローブ２１は、電極間に挟まれた圧電素子（圧電型）または空隙（静電容量型）を複数配列させて構成した超音波振動素子群と、この超音波振動素子群から送受信される超音波信号に指向性を与える音響レンズと、を一体的に構成したものである。

　フレキシブル部２５は、例えばポリイミド等で構成され絶縁性を有するベース層３１に対して、銅箔による配線パターンが形成された配線層３２と、電磁波をシールドする機能を備えたシールド層３３と、を形成し、さらに配線層３２の外側に絶縁層３４を、シールド層３３の外側に絶縁層３５を、それぞれ形成した積層構造となっている。ここに、配線層３２は、リジッド部２６の内部に達している。さらに、少なくともシールド層３３は、リジッド部２６の内部を介して先端面に達しており、超音波プローブ２１と熱的に接続されている。従って、シールド層３３は、超音波を送受信する際に超音波プローブ２１から発生する熱を伝達する機能を備えおり、超音波プローブ２１の冷却に寄与することが可能となっている。

　リジッド部２６は、上述したような積層構造の例えば両面に、さらに硬質層としてのガラスエポキシ基板３６，３７を形成して硬質な基板構造としたものである。ガラスエポキシ基板３６，３７上にも配線パターンが形成されており、ガラスエポキシ基板３６，３７上の配線パターンとフレキシブル部２５の配線層３２の配線パターンとは、例えばビア（厚み方向のスルーホール等）を形成することにより接続されるが、これらは一般的な構成であるために図示や詳細な説明は省略する。

　こうして、リジッドフレキシブル基板２４は、配線層を含む複数の層を積層した面状部材として構成され、面状部材の一部を絶縁層をさらに含むフレキシブル基板、面状部材の他の一部を硬質層をさらに含むリジッド基板とすることにより、フレキシブル基板のみから構成されるフレキシブル部２５と、リジッド基板が設けられたリジッド部２６と、を備えるものである。

　なお、上述したリジッドフレキシブル基板２４の構造は単なる一例であり、その他の任意の構成のリジッドフレキシブル基板を採用しても構わないことは勿論である。

　図３はリジッドフレキシブル基板２４のフレキシブル部２５にケーブル２７を接続する例を示す図である。

　ケーブル２７は、超音波プローブ２１に入出力される電気信号を伝送するものである。このケーブル２７は、複数の信号線２８を、電磁波シールド機能のある総合シールド２７ａ（図１０、図１１等参照）や絶縁性のあるケーブル外装被覆２７ｂにより覆って構成されている。ここに総合シールド２７ａは、グランドに接続されている。

　また、フレキシブル部２５は、超音波プローブ２１が接続されたリジッド部２６から基端側へ向けて、例えば帯状に延設されている。そして、配線接続を行うに当たって、まず、ケーブル２７の先端側のケーブル外装被覆２７ｂおよび総合シールド２７ａを取り除くことにより、開被部分に信号線２８を露呈させる。次に、フレキシブル部２５の配線層３２に形成された電気接点に対して、露呈した信号線２８を半田付け等により電気的に接続することで、配線接続部を構成する。このときには、上述したシールド層３３は、複数の信号線２８の内の、グランドに接続されている信号線２８に対して接続される。従って、超音波プローブ２１から発生してシールド層３３を伝達された熱、およびシールド層３３により遮蔽された電磁波により発生した電流等は、グランドに接続されている信号線２８から伝達されることになる。

　こうして、リジッドフレキシブル基板２４は、電気信号を伝送するために超音波プローブ２１とケーブル２７との間に介在するものとなっている。

　そして、複数の信号線２８とフレキシブル部２５との接続を、フレキシブル部２５の長手方向に沿った複数箇所で行うことができるために、接続作業が容易であり、さらにフレキシブル部２５の帯状の幅を太くする必要もなくなる。

　こうして複数の信号線２８が接続されたフレキシブル部２５は、硬質部１１内の挿通孔等に収納される際に、図４に示すような形状に変形される。図４は硬質部１１に収納される際のフレキシブル部２５の形状を示す図である。

　すなわち、フレキシブル部２５の少なくとも一部（図４に示す例では、リジッド部２６から延設された帯状部分の、リジッド部２６に近い先端側を除く大部分）は、ケーブル２７とフレキシブル部２５との上述した配線接続部を包囲するように、螺旋状（スパイラル）に配置される。このフレキシブル部２５の螺旋状部分は、さらに、ケーブル２７の先端側の開被部分に巻き付けられて、この開被部分をも包囲するように配置される。このとき、巻き付け部分の巻き戻しを阻止するために、例えばフレキシブル部２５の基端側を接着剤を用いてケーブル２７の先端側に対して固定することが考えられる（ただし、巻き戻し防止の構成はこれに限るものではない）。

　そして、図４に示すような形状に変形されたリジッドフレキシブル基板２４は、硬質部１１内のみに配置され、湾曲部１２内には配置されない。湾曲部１２は上述したように、上下左右に自在に湾曲される部位であるために、湾曲部１２内にリジッドフレキシブル基板２４を配置すると、湾曲時に屈曲負荷（応力）が加わって螺旋状となっているフレキシブル部２５が変形することになる。螺旋状となっているフレキシブル部２５内には配線接続部が収納されているために、各種の方向へのこのような変形が長期間に渡って加わると耐久性の観点から好ましくない。このために、リジッドフレキシブル基板２４を硬質部１１内のみに配置している。

　続いて、フレキシブル部２５を一定のピッチで螺旋状に配置する際の寸法の詳細等について、図５を参照して説明する。図５は、フレキシブル部２５自体の寸法と、螺旋状に配置した後の寸法と、の関係を説明するための線図である。

　まず、フレキシブル部２５における、螺旋状に配置する対象となる帯状部分の長さをＦ、幅をＨとする。また、螺旋状に配置された後の筒の半径（スパイラル半径）をＲ、長さ（スパイラル長）をＬ、螺旋状の巻き数をＮとする。そして、螺旋状に配置された後の筒の中心軸が、図５における水平軸と平行になるように、フレキシブル部２５を巻回して行くものとする。このとき図５は、螺旋状に配置されたフレキシブル部２５の展開図であると考えることができる。そして、図５に示すθは、筒の中心軸に対して、フレキシブル部２５の帯状の長手方向がなす傾斜角である。

　まず、ある半径Ｒの下で、巻き数Ｎを少なくしたり、傾斜角θを９０°に近い角度にしたりすると、螺旋状に配置された帯状のフレキシブル部２５同士の間に隙間が生じる可能性がある。こうした隙間は、絶縁性およびシールド性の観点から好ましくない。そこでまず、隙間ができないための条件を求める。この条件は、フレキシブル部２５を１周分巻き付けたときの筒長さ２πＲｔａｎθが、筒の中心軸方向におけるフレキシブル部２５の幅Ｈ／ｃｏｓθ以下である条件として求められ、以下の数式１となる。

［数１］
　　２πＲｔａｎθ≦Ｈ／ｃｏｓθ
　ここで、傾斜角θには次の数式２の関係が成立する。

［数２］
　　ｓｉｎθ＝Ｌ／Ｆ
　従って、数式２を用いて数式１をスパイラル長Ｌに対する条件式として変形すると、次の数式３に示すようになる。

［数３］
　　Ｌ≦ＨＦ／２πＲ
　この数式３の分子ＨＦは、フレキシブル部２５における螺旋状に配置する対象となる帯状部分の面積である。また、数式３の分母２πＲは、螺旋状に配置された後の筒の外周長（スパイラル外周長）である。従って、数式３は、幾らかの変形を行えば、次の数式４のように概略表現することができる。

［数４］
　　Ｌ×（スパイラル外周長）＝（スパイラル面積）≦（フレキシブル部面積）
　つまり、螺旋状に配置された後の筒の周面の面積（スパイラル面積）が、フレキシブル部２５の面積を超えないように、スパイラル長Ｌを設定する必要があることが分かる。

　次に、螺旋状に配置された後の筒の長さＬは、硬質部１１の長さに基づいて、設計上求められるある長さ（この長さをＬ０とする）になる必要がある。この長さＬ０にするための巻き数Ｎについて考える。まず、巻き数Ｎが最大となるのは、θ＝０°のときであるために、巻き数Ｎの取り得る範囲は、次の数式５に示すようになる。

［数５］
　　０＜Ｎ≦Ｆ／２πＲ
　ここに、Ｎ＝０のときは螺旋状の配置とはいえないために除外している。

　この数式５に示す条件の下で、Ｌ＝Ｌ０としたときの図５に示される三角形に対して三平方の定理を適用すれば、巻き数Ｎに対して次の数式６が成立する。

［数６］
　　Ｎ＝√［Ｆ^2－（Ｌ０）^2］／２πＲ
　ここに、√［］は［］内の平方根を表し、^2は２乗を表している。

　従って、この数式６に示す巻き数Ｎとなるように、フレキシブル部２５を螺旋状に配置すれば良い。

　また、上述した隙間を生じさせることなく、かつ無駄に重複してフレキシブル部２５を重ねることなく、長さＬ０を達成するために、フレキシブル部２５の長さＦおよび幅Ｈに課せられる条件は、次の数式７となる。

［数７］
　　ＨＦ＝２πＲＬ０
　以上のような各条件式を参考にして、フレキシブル部２５の長さＦおよび幅Ｈを設計し、巻き数Ｎおよび傾斜角θ（あるいはさらに、半径Ｒやスパイラル長Ｌ）などを決定すると良い。

　このような実施形態１によれば、超音波プローブ２１への配線をリジッドフレキシブル基板２４を介して行うようにし、リジッドフレキシブル基板２４におけるフレキシブル部２５の少なくとも一部を、ケーブル２７とフレキシブル部２５との配線接続部を包囲するように螺旋状に配置したために、配線接続部の絶縁性を確保することができる。このとき、別途のポリイミドパイプ等が不要であるために、硬質部１１の細径化を図ることもできる。

　また、フレキシブル部２５は、複数の層の中にシールド層３３をさらに含んでいるために、配線接続部のシールド性も確保することができ、より良好な超音波画像を得ることが可能となる。このとき、別途のシールド部材が不要であるために、硬質部１１の細径化を図ることができる。

　さらに、フレキシブル部２５の少なくとも一部を、ケーブル２７の先端側の開被部分を包囲するように螺旋状に配置しているために、開披部分についても絶縁性やシールド性を確保することができる。そして、フレキシブル部２５をケーブル２７の先端側の開被部分に巻き付けることで、接着剤による固定等が可能となり、巻き戻しを防止することもできる。

　そして、超音波プローブ２１が接続されたリジッド部２６の近傍には配線接続部が設けられていないために、リジッド部２６の高さを抑制し、硬質部１１の細径化を図ることができる。

　加えて、積層された複数層の内のシールド層３３は、超音波プローブ２１と熱的に接続されているために、超音波プローブ２１から発生する熱を伝達して放熱し、超音波プローブ２１の冷却に寄与することができる。

　また、リジッドフレキシブル基板２４を硬質部１１内のみに配置したために、湾曲部１２による屈曲負荷（応力）を配線接続部が受けるのを極力軽減することができ、耐久性を確保することができる。

　さらに、信号線２８が接続されたフレキシブル部２５自体を螺旋状に配置するだけで絶縁構造およびシールド構造を構成することができるために、組み立てが容易で作業性が高い利点がある。そして、信号線２８とフレキシブル部２５との配線接続部、および信号線２８の余長を、硬質部１１内に容易に収納することもできる。さらに、螺旋状に配置したフレキシブル部２５は、硬質部１１内の挿通孔等に容易に挿通することができる利点がある。

［実施形態２］
　図６および図７は本発明の実施形態２を示したものであり、図６はリジッドフレキシブル基板２４におけるフレキシブル部２５Ａの構成を示す図、図７は硬質部１１に収納される際のフレキシブル部２５Ａの形状を示す図である。

　この実施形態２において、上述の実施形態１と同様である部分については同一の符号を付すなどして説明を適宜省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

　上述した実施形態１の図３に示したフレキシブル部２５は、リジッド部２６から挿入部２ａの軸方向基端側へ向けて延出されるものであった。これに対して、本実施形態のフレキシブル部２５Ａは、図６に示すように、挿入部２ａの軸方向に対して角度θをなすように、リジッド部２６から基端側の斜め方向へ向けて延出されるものとなっている。

　ここに角度θは、実施形態１において述べた傾斜角θと一致することが最も望ましい。このように形成することで、フレキシブル部２５Ａを螺旋状に配置して構成される筒の軸中心が、挿入部２ａの軸方向に自然に一致することになる。従って、フレキシブル部２５Ａのリジッド部２６に近いフレキシブル先端部２５ａに不自然な捻れ等が発生することがない。

　これに対して、実施形態１の構成の場合には、螺旋状に配置したフレキシブル部２５を挿入部２ａの軸方向に一致させるためには、フレキシブル部２５のリジッド部２６に近い部分を曲げる必要があり、曲率が小さい場合の応力や負荷を避けるために、フレキシブル部２５における螺旋状に配置しない部分の長さをある程度確保する必要がある。

　これに対して本実施形態の構成によれば、図７に示すようなフレキシブル先端部２５ａの長さＭを、上述した実施形態１の構成よりも短縮することが可能となる。

　このような実施形態２によれば、上述した実施形態１とほぼ同様の効果を奏するとともに、フレキシブル先端部２５ａに不自然な曲げを生じることがなく、しかも、フレキシブル部２５Ａの短縮を図ることもできる。従って、螺旋状に配置した後のフレキシブル部２５Ａの長さも短縮することができる。これにより、硬質部１１を短縮することも可能となり、内視鏡先端部の小型化に寄与することができる。

［実施形態３］
　図８および図９は本発明の実施形態３を示したものであり、図８はリジッドフレキシブル基板２４に設けた分岐フレキシブル部２５Ｂの構成を示す図、図９は硬質部１１に収納される際のリジッドフレキシブル基板２４の形状を示す図である。

　この実施形態３において、上述の実施形態１，２と同様である部分については同一の符号を付すなどして説明を適宜省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

　超音波プローブ２１が、リジッドフレキシブル基板２４におけるリジッド部２６に対して接続されているのは、上述した実施形態１と同様である。

　リジッドフレキシブル基板２４は、超音波プローブ２１が接続されたリジッド部２６からから基端側へ向けて帯状に延設された配線接続基板部２４ａを備えている。この配線接続基板部２４ａは、リジッド部として構成しても良いし、フレキシブル部として構成しても構わない。そして、配線接続基板部２４ａは、リジッド部２６から延設される配線層３２が少なくとも配設されており（その他の層については、配線接続基板部２４ａをリジッド部とフレキシブル部との何れとして構成するか等に応じて異なる）、ケーブル２７の信号線２８が半田付け等により電気的に接続される配線接続部を含んでいる。

　さらに、本実施形態のリジッドフレキシブル基板２４は、複数に分岐されていて、少なくとも１つの分岐がフレキシブル部の少なくとも一部としての分岐フレキシブル部２５Ｂとなっている（例えば、配線接続基板部２４ａをフレキシブル部として構成する場合には分岐フレキシブル部２５Ｂはフレキシブル部の一部となり、分岐フレキシブル部２５Ｂ以外の全部をリジッド部として構成する場合には分岐フレキシブル部２５Ｂはフレキシブル部の全部となる）。

　この分岐フレキシブル部２５Ｂは、上述した配線接続部よりも超音波プローブ２１側（例えば、配線接続基板部２４ａの先端側、あるいはリジッド部２６の基端側など）から分岐されたものとなっており、リジッド部２６から延設されるシールド層３３が配設されている（なお、いうまでもなく、ベース層３１や絶縁層３４，３５も配設されている）。また、配線接続基板部２４ａに対する分岐フレキシブル部２５Ｂの分岐角度は、実施形態１において述べた傾斜角θと一致すると良い。

　そして、配線接続基板部２４ａへのケーブル２７の電気的接続が図８に示すように行われた後に、分岐フレキシブル部２５Ｂが、図９に示すように、配線接続部を含む配線接続基板部２４ａ、およびケーブル２７の先端側の開被部分に巻き付けられる。このとき、分岐フレキシブル部２５Ｂの表面には絶縁層３４，３５が設けられているために、分岐フレキシブル部２５Ｂのシールド層３３が、配線接続基板部２４ａ上の半田付け部分に短絡することはない。また、リジッドフレキシブル基板２４が硬質部１１内のみに配置され、湾曲部１２内に配置されないのは、上述した実施形態１と同様である。

　このような実施形態３によれば、分岐フレキシブル部２５Ｂを設けて配線接続基板部２４ａへ巻き付けることによっても、上述した実施形態１，２とほぼ同様の効果を奏することができる。

［実施形態４］
　図１０および図１１は本発明の実施形態４を示したものであり、図１０はリジッドフレキシブル基板２４に設けた分岐フレキシブル部２５Ｂの構成を示す図、図１１は硬質部１１に収納される際のリジッドフレキシブル基板２４の形状を示す図である。

　この実施形態４において、上述の実施形態１～３と同様である部分については同一の符号を付すなどして説明を適宜省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

　まず、ケーブル２７は、上述した各実施形態と同様に、複数の信号線２８を総合的にシールドする総合シールド２７ａを備えているが、本実施形態においては、各信号線２８を配線接続基板部２４ａに接続する際に、総合シールド２７ａの先端部が露呈するようにケーブル外装被覆２７ｂが取り除かれる。

　そして、本実施形態のリジッドフレキシブル基板２４は、上述した実施形態３のリジッドフレキシブル基板２４と基本的に同様に構成されているが、分岐フレキシブル部２５Ｂにおける配線接続基板部２４ａから最も離れた端部に、電気接続部２５ｂが設けられている。この電気接続部２５ｂは、分岐フレキシブル部２５Ｂ内のシールド層３３と導通している。従って、電気接続部２５ｂは、超音波プローブ２１と熱的に接続されていることになる。

　そして、配線接続基板部２４ａへのケーブル２７の電気的接続を図１０に示すように行い、分岐フレキシブル部２５Ｂを配線接続基板部２４ａおよびケーブル２７の先端側の開被部分に巻き付けた後に、図１１に示すように、半田２９等を用いることにより電気接続部２５ｂを総合シールド２７ａに対して電気的に接続する。従って、シールド層３３は、グランドに接続されている信号線２８に対して接続されるだけでなく、さらに、総合シールド２７ａに対しても接続されることになる。

　このような構成により、超音波プローブ２１から発生してシールド層３３を伝達された熱、およびシールド層３３により遮蔽された電磁波により発生した電流等は、グランドに接続されている信号線２８および総合シールド２７ａを介して伝達されることになる。

　このような実施形態４によれば、上述した実施形態１～３とほぼ同様の効果を奏するとともに、シールド層３３が複数の経路によりグランドに接続されているために、不要な熱や電流を、より効率的に伝達することが可能となる。従って、例えば超音波プローブ２１の冷却効果をより高めることが可能となる。

　なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

　本出願は、２０１２年７月４日に日本国に出願された特願２０１２－１５０７３７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

　超音波内視鏡において、
　観察部位に挿入可能であり、先端側に硬質部が設けられている挿入部と、
　前記硬質部に設けられ、超音波信号を送受信する複数の超音波振動素子を有する超音波プローブと、
　前記超音波プローブに入出力される電気信号を伝送するためのケーブルと、
　前記電気信号を伝送するべく前記超音波プローブと前記ケーブルとの間に介在し、配線層を含む複数の層を積層した面状部材として構成され、前記面状部材の一部を絶縁層をさらに含むフレキシブル基板、前記面状部材の他の一部を硬質層をさらに含むリジッド基板とすることにより、フレキシブル基板のみから構成されるフレキシブル部と、リジッド基板が設けられたリジッド部と、を備えるリジッドフレキシブル基板と、
　を有し、
　前記超音波プローブは前記リジッド部に接続されており、
　前記フレキシブル部の少なくとも一部は、前記ケーブルと前記リジッドフレキシブル基板との配線接続部を包囲するように螺旋状に配置されていることを特徴とする超音波内視鏡。
　前記複数の層は、さらにシールド層を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
　前記フレキシブル部の少なくとも一部は、さらに、前記ケーブルの先端側の開被部分を包囲するように螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波内視鏡。
　前記ケーブルは前記フレキシブル部に接続されており、
　前記フレキシブル部の少なくとも一部は、前記ケーブルの先端側の前記開被部分に巻き付けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波内視鏡。
　前記リジッドフレキシブル基板は、複数に分岐されていて、少なくとも１つの分岐が前記フレキシブル部の少なくとも一部としての分岐フレキシブル部であり、
　前記分岐フレキシブル部は、前記配線接続部および前記ケーブルの先端側の前記開被部分に巻き付けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波内視鏡。
　前記ケーブルは、複数の信号線を総合的にシールドする総合シールドを備えており、
　前記分岐フレキシブル部は、前記配線接続部よりも前記超音波プローブ側から分岐されていて、前記シールド層と導通する電気接続部を端部に有し、
　前記電気接続部は前記総合シールドと電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載の超音波内視鏡。
　前記シールド層は、前記超音波プローブと熱的に接続されており、前記超音波プローブから発生する熱を伝達する機能を備えていることを特徴とする請求項６に記載の超音波内視鏡。
　前記挿入部は、前記硬質部の基端側に連設された湾曲可能な湾曲部を備えており、
　前記リジッドフレキシブル基板は、前記硬質部内のみに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波内視鏡。