WO2017010292A1 - 超音波振動子モジュールおよび超音波内視鏡 - Google Patents

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ultrasonic
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longitudinal axis
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圭 入江
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    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic transducer module including an ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target, receives ultrasonic echoes reflected from the observation target, and converts them into an electrical signal, and the ultrasonic vibration
  • the present invention relates to an ultrasonic endoscope provided with a child at the tip of an insertion portion.
  • Ultrasound may be applied to observe the characteristics of the biological tissue or material that is the object of observation.
  • the ultrasonic observation apparatus can acquire information on the characteristics of the observation target by performing predetermined signal processing on the ultrasonic echo received from the ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves. .
  • the ultrasonic transducer converts an electrical pulse signal into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the observation target, and converts an ultrasonic echo reflected from the observation target into an electrical echo signal for output.
  • a plurality of piezoelectric elements For example, an ultrasonic echo is acquired from an observation target by arranging a plurality of piezoelectric elements along a predetermined direction and electronically switching elements involved in transmission and reception.
  • the types of ultrasonic transducers there are known a plurality of types such as a convex type, a linear type, a radial type, etc., which have different ultrasonic beam transmission / reception directions.
  • a convex ultrasonic transducer a plurality of piezoelectric elements are arranged along a curved surface, and each emits an ultrasonic beam toward the radial direction of the curved surface (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a distal end portion of an ultrasonic endoscope having a conventional convex ultrasonic transducer.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view corresponding to the line BB shown in FIG. 7, and is a partial cross-sectional view with a plane passing through the longitudinal axis N10 at the tip as a cut surface.
  • the conventional ultrasonic transducer module 300 is inserted through a housing hole 302 a for accommodating an ultrasonic transducer 301 and the like described later, and a cable 311 connected to the ultrasonic transducer 301. It is comprised by the housing
  • the housing 302 includes a convex ultrasonic transducer 301 described above, a plurality of cables 311 electrically connected to each piezoelectric element of the ultrasonic transducer 301, and the ultrasonic transducer 301 and the plurality of cables 311. And a relay board 312 for relaying between them.
  • the ultrasonic transducer 301 and the relay substrate 312 are accommodated in the accommodation hole 302a, and a plurality of cables 311 are inserted in the insertion holes 302b.
  • the relay substrate 312 includes a rigid substrate 312a connected to the ultrasonic transducer 301 and a flexible substrate 312b connected to the rigid substrate 312a and to which a plurality of cables 311 are connected.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a part of a manufacturing method in an ultrasonic endoscope having a conventional convex-type ultrasonic transducer, in which the ultrasonic transducer is disposed in the casing of the ultrasonic transducer module. It is a figure explaining the method to do.
  • the connection portion 3120 of the flexible substrate 312b to which the plurality of cables 311 are connected is bonded to the rigid substrate 312a attached to the ultrasonic transducer 301 (see, for example, FIG. 8). As shown in FIG. 9, it is manufactured by inserting into the accommodation hole 302a from the cable 311 side and bonding the ultrasonic transducer 301 to the accommodation hole 302a.
  • the relay board 312 is downsized to form a space for soldering the flexible board 312b to which the cable 311 is connected.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer module and an ultrasonic endoscope that can reduce the size of a housing that accommodates the ultrasonic transducer. .
  • an ultrasonic transducer module is provided at a distal end of an insertion portion to be inserted into a subject, includes a longitudinal axis of the insertion portion, and An ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves on a plane parallel to the longitudinal axis, and a substrate that is provided on the opposite side of the surface of the ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves, the ultrasonic transducer A substrate on which a first wiring pad is formed at a portion different from a connection portion with the ultrasonic transducer, a housing hole for housing the ultrasonic transducer and the substrate, and the housing A housing that is formed with a holding hole that is connected to the hole and can hold a part of the substrate, and a plurality of electrode pads provided on an outer peripheral surface of the housing; and the holding hole, Is a corresponding electrode pad of the plurality of electrode pads. While connected to de electrically,
  • the holding hole has a groove shape into which a part of the substrate can be fitted, and the second wiring pad is the first wiring.
  • the surface on the side in contact with the pad is a part of the surface of the holding hole.
  • the accommodation hole extends in a direction perpendicular to the longitudinal axis, and the holding hole is perpendicular to the longitudinal axis from the accommodation hole. It extends in various directions.
  • the accommodation hole extends in a direction perpendicular to the longitudinal axis, and the holding hole extends from the accommodation hole to the longitudinal axis. It is characterized by extending.
  • the second wiring pad is electrically connected to the corresponding electrode pad through the inside of the housing.
  • an ultrasonic endoscope has the ultrasonic transducer module according to the above-described invention at a tip thereof, and an insertion portion to be inserted into a subject, and the ultrasonic transducer module electrically And a connectable cable.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the ultrasonic transducer module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a distal end portion of an ultrasonic endoscope having a conventional convex type ultrasonic transducer.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view taken along line BB shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a part of a manufacturing method in an ultrasonic endoscope having a conventional convex ultrasonic transducer.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the endoscope system 1 is a system that performs ultrasonic diagnosis in a subject such as a person using an ultrasonic endoscope.
  • the endoscope system 1 includes an ultrasonic endoscope 2, an ultrasonic observation device 3, an endoscope observation device 4, a display device 5, and a light source device 6.
  • the ultrasonic endoscope 2 converts an electrical pulse signal received from the ultrasonic observation apparatus 3 into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the subject with an ultrasonic transducer provided at the tip thereof. At the same time, the ultrasonic echo reflected from the subject is converted into an electrical echo signal expressed by a voltage change and output.
  • the ultrasonic endoscope 2 usually has an imaging optical system and an imaging device, and is inserted into a digestive tract (esophagus, stomach, duodenum, large intestine) or respiratory organ (trachea / bronchi) of a subject for digestion. It is possible to take images of tubes and respiratory organs. In addition, surrounding organs (pancreas, gallbladder, bile duct, biliary tract, lymph node, mediastinal organ, blood vessel, etc.) can be imaged using ultrasound. In addition, the ultrasonic endoscope 2 has a light guide that guides illumination light to be irradiated onto a subject during optical imaging. The light guide has a distal end portion that reaches the distal end of the insertion portion of the ultrasonic endoscope 2 into the subject, and a proximal end portion that is connected to the light source device 6 that generates illumination light.
  • a light guide that guides illumination light to be irradiated onto a subject during optical imaging. The light guide
  • the ultrasonic endoscope 2 includes an insertion unit 21, an operation unit 22, a universal cord 23, and a connector 24.
  • the insertion part 21 is a part inserted into the subject.
  • the insertion portion 21 is provided on the distal end side, and is a rigid distal end portion 211 that holds the ultrasonic transducer 7, and a bending portion that is connected to the proximal end side of the distal end portion 211 and can be bent.
  • 212 and a flexible tube portion 213 connected to the proximal end side of the bending portion 212 and having flexibility.
  • a light guide that transmits illumination light supplied from the light source device 6 and a plurality of signal cables that transmit various signals are routed inside the insertion portion 21.
  • a treatment instrument insertion passage for inserting the treatment instrument is formed.
  • the ultrasonic vibrator 7 may be either a convex vibrator or a linear vibrator.
  • the ultrasonic endoscope 2 is provided with a plurality of piezoelectric elements as an ultrasonic transducer 7 in an array, and the piezoelectric elements involved in transmission / reception are electronically switched, or the transmission / reception of each piezoelectric element is delayed. It is assumed that it is a convex type ultrasonic transducer that is scanned electronically by applying. The configuration of the ultrasonic transducer 7 will be described later.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment.
  • the tip 211 has an ultrasonic transducer module 214 that holds the ultrasonic transducer 7, an illumination lens 215 a that collects the illumination light and emits it outside, and one of the imaging optical systems.
  • an endoscope module 215 having an objective lens 215b that takes in light from the outside.
  • the endoscope module 215 is formed with a treatment instrument protrusion 215 c that communicates with a treatment instrument insertion passage formed in the insertion section 21 and projects the treatment instrument from the distal end of the insertion section 21.
  • the vicinity of the end connected to the treatment instrument protrusion 215c is inclined with respect to the longitudinal axis N (see FIG. 3) of the insertion section 21, and the treatment instrument extends from the treatment instrument protrusion 215c to the longitudinal axis N. It is provided so that it may protrude in the direction inclined with respect to it.
  • the longitudinal axis N here is an axis along the longitudinal direction of the insertion portion 21. In the bending portion 212 and the flexible tube portion 213, the axial direction changes depending on the position, but in the hard tip portion 211, the longitudinal axis N is an axis that forms a constant straight line.
  • the operation unit 22 is a part that is connected to the proximal end side of the insertion unit 21 and receives various operations from a doctor or the like. As shown in FIG. 1, the operation unit 22 includes a bending knob 221 for performing a bending operation on the bending unit 212 and a plurality of operation members 222 for performing various operations. In addition, the operation section 22 is formed with a treatment instrument insertion port 223 that communicates with the treatment instrument insertion path and allows the treatment instrument to be inserted into the treatment instrument insertion path.
  • the universal cord 23 is a cable that extends from the operation unit 22 and includes a plurality of signal cables that transmit various signals and an optical fiber that transmits illumination light supplied from the light source device 6.
  • the connector 24 is provided at the tip of the universal cord 23.
  • the connector 24 includes first to third connector portions 241 to 243 to which the ultrasonic cable 31, the video cable 41, and the optical fiber cable 61 are connected.
  • the ultrasonic observation apparatus 3 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 via the ultrasonic cable 31 (see FIG. 1), and outputs a pulse signal to the ultrasonic endoscope 2 via the ultrasonic cable 31. At the same time, an echo signal is input from the ultrasonic endoscope 2. Then, the ultrasonic observation device 3 performs a predetermined process on the echo signal to generate an ultrasonic image.
  • the endoscope observation apparatus 4 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 via a video cable 41 (see FIG. 1), and receives an image signal from the ultrasonic endoscope 2 via the video cable 41. To do. Then, the endoscope observation apparatus 4 performs a predetermined process on the image signal to generate an endoscope image.
  • the display device 5 is configured by using a liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence), a projector, a CRT (Cathode Ray Tube), and the like, and an ultrasonic image generated by the ultrasonic observation device 3 or the endoscope observation device 4.
  • generated by are displayed.
  • the light source device 6 is connected to the ultrasonic endoscope 2 via an optical fiber cable 61 (see FIG. 1), and illumination light that illuminates the inside of the subject via the optical fiber cable 61 is supplied to the ultrasonic endoscope 2. Supply.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer module according to the first embodiment, and a partial cross-sectional view with a plane passing through the longitudinal axis N of the insertion portion 21 as a cut surface. is there.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • the ultrasonic transducer 7 is a convex ultrasonic transducer as shown in FIG. 2, and is a one-dimensional array (1D array) in which a plurality of piezoelectric elements 71 are arranged in a line.
  • the plurality of piezoelectric elements 71 are arranged along the outer surface forming the curved surface of the ultrasonic transducer 7, include the longitudinal axis N, and Ultrasonic waves are transmitted and received on a plane parallel to the longitudinal axis N.
  • the ultrasonic transducer 7 has a prismatic shape and a plurality of piezoelectric elements 71 arranged in the same longitudinal direction, and the first sound provided on the outer surface side of the ultrasonic transducer 7 with respect to the piezoelectric elements 71.
  • the matching layer 72, the second acoustic matching layer 73 provided on the side opposite to the side in contact with the piezoelectric element 71 of the first acoustic matching layer 72, and the side opposite to the side in contact with the first acoustic matching layer 72 of the piezoelectric element 71 are provided.
  • a acoustic material 75 provided on the opposite side of the second acoustic matching layer 73 that contacts the first acoustic matching layer 72 (see FIG. 4).
  • the acoustic lens 75 covers the outer surfaces of the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the wall portion 76.
  • the acoustic lens 75 forms the outer surface of the ultrasonic transducer 7.
  • the piezoelectric element 71 converts an electrical pulse signal into an ultrasonic pulse (acoustic pulse), irradiates the subject, and converts the ultrasonic echo reflected by the subject into an electrical echo signal that expresses the voltage change. Convert and output.
  • the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73 match the acoustic impedances of the piezoelectric element 71 and the observation target in order to efficiently transmit sound (ultrasound) between the piezoelectric element 71 and the observation target.
  • the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73 are made of different materials.
  • the first embodiment will be described as having two acoustic matching layers (the first acoustic matching layer 72 and the second acoustic matching layer 73). It is good also as three or more layers.
  • the backing material 74 attenuates unnecessary ultrasonic vibration generated by the operation of the piezoelectric element 71.
  • the backing material 74 is formed using a material having a large attenuation rate, for example, an epoxy resin in which a filler such as alumina or zirconia is dispersed, or a rubber in which the filler is dispersed.
  • the acoustic lens 75 is formed using silicone, polymethylpentene, epoxy resin, polyetherimide, etc., and has a function of narrowing the ultrasonic wave with one surface being convex or concave, and the second acoustic matching layer.
  • the ultrasonic wave that has passed through 73 is emitted to the outside, or an ultrasonic echo from the outside is captured.
  • the acoustic lens 75 can be arbitrarily provided, and may be configured without the acoustic lens 75.
  • the ultrasonic transducer 7 having the above configuration is designed to be supervised by the piezoelectric element 71 by the input of the pulse signal, via the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the acoustic lens 75. Irradiate sound waves. At this time, in the piezoelectric element 71, the side opposite to the side where the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73 and the acoustic lens 75 are disposed attenuates unnecessary vibration from the piezoelectric element 71 by the backing material 74. Yes.
  • the ultrasonic wave reflected from the observation target is transmitted to the piezoelectric element 71 via the first acoustic matching layer 72, the second acoustic matching layer 73, and the acoustic lens 75.
  • the piezoelectric element 71 is vibrated by the transmitted ultrasonic wave, and the piezoelectric element 71 converts the vibration into an electrical echo signal, and outputs it as an echo signal to the ultrasonic observation apparatus 3 via a wiring (not shown).
  • the ultrasonic transducer module 214 is connected to the accommodation hole 214b that can accommodate the ultrasonic transducer 7 and the relay substrate 100 described later, and the accommodation hole 214b.
  • a housing 214a including a fitting hole 214c (holding hole) to be fitted is provided.
  • a plurality of electrode pads 216 provided at the end of the housing 214a opposite to the side where the accommodation hole 214b is formed are provided.
  • the accommodation hole 214b extends in a direction perpendicular to the longitudinal axis N in the depth direction, and forms a hollow space in which the ultrasonic transducer 7 and the relay substrate 100 can be accommodated.
  • the “depth direction” refers to a direction from the opening toward the bottom.
  • the insertion hole 214c extends from the accommodation hole 214b in a direction orthogonal to the axial direction of the casing 214a (the longitudinal axis N direction of the insertion portion 21), and has a groove shape that allows a part of the relay substrate 100 to be fitted therein.
  • a plurality of wiring pads 2141 (second wiring pads) are formed in the insertion holes 214c.
  • the wiring pad 2141 is embedded in the housing 214a, and the surface on the side in contact with the wiring pad 1011 described later forms part of the surface of the insertion hole 214c.
  • the electrode pad 216 and the wiring pad 2141 are electrically connected by an FPC board (not shown) provided inside the housing 214a.
  • the FPC board may be a plurality of FPC boards provided for each electrode pad 216 and wiring pad 2141 forming a set, or one sheet for connecting a plurality of sets of electrode pads 216 and wiring pads 2141 at once. It may be an FPC board.
  • the wiring pad 2141 may be embedded in the housing 214a, and the surface on the side in contact with the wiring pad 1011 may have a shape protruding from the wall surface of the insertion hole 214c.
  • the electrode pad 216 is connected with a cable 217 forming a part of a path for electrically connecting the ultrasonic transducer 7 (ultrasonic transducer module 214) and the ultrasonic observation apparatus 3.
  • the ultrasonic transducer module 214 includes a relay substrate 100 that relays electrical connection between the ultrasonic transducer 7 and the cable 217.
  • the relay substrate 100 is a rigid substrate that is held by the ultrasonic transducer 7 on one end side of the ultrasonic transducer 7 and on the side opposite to the surface that transmits and receives ultrasonic waves. Further, the relay substrate 100 has a wiring pad 1011 (first wiring pad) formed on the other end side, and has a fitting portion 101 that can be fitted into the fitting hole 214c. The fitting portion 101 extends on the opposite side of the relay substrate 100 from the side held by the ultrasonic transducer 7.
  • the fitting portion 101 extends in a direction orthogonal to the axial direction of the housing 214a (the axial direction of the insertion portion 21) in the state of being accommodated in the accommodation hole 214b.
  • the wiring pads 1011 and the wiring pads 2141 corresponding to each other are in contact with each other and are electrically connected.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the ultrasonic transducer module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a plurality of cables 217 are respectively connected to the plurality of electrode pads 216 of the housing 214a.
  • the ultrasonic transducer module 214 is manufactured by accommodating the ultrasonic transducer 7 holding the relay substrate 100 in the accommodation hole 214b of the housing 214a.
  • the insertion portion 101 of the relay substrate 100 is simultaneously inserted into the insertion hole 214c.
  • the wiring pad 1011 and the wiring pad 2141 come into contact with each other and are electrically connected.
  • the order of manufacturing described above may be reversed. Specifically, after the ultrasonic vibrator 7 holding the relay substrate 100 is accommodated in the accommodation hole 214b of the housing 214a, the electrode pad 216 is applied. The cable 217 may be connected.
  • the relay substrate 100 held by the ultrasonic transducer 7 and the cable 217 are not directly connected, and the wiring pad 2141, the internal FPC substrate and the electrode pad 216 are connected.
  • the cable 217 may not be inserted into the housing 214a.
  • the space region R 100 for connecting the cable 311 to the relay substrate 312 see FIG. 8 and, there is no need to form a through hole 302b for inserting the cable 311, FIG.
  • the case 214a of the ultrasonic transducer module 214 can be downsized.
  • the cable 311 is inserted into the accommodation hole 302a from the cable 311 side, so that the cable 311 has the accommodation hole 302a and the insertion hole 302b.
  • the cable 311 bends. Due to the bending of the cable 311, stress is applied to the connection portion between the cable 311 and the relay substrate 312, which may cause disconnection or the like.
  • the cable 217 is connected to the outside of the housing 214a and the ultrasonic vibrator 7 is disposed in the accommodation hole 214b, the cable 217 is connected to the inside of the housing 214a. Therefore, the above-described problem such as disconnection does not occur.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer module according to the second embodiment, and is a partial cross-sectional view with a plane passing through the longitudinal axis of the insertion portion 21 as a cut surface.
  • the relay board 100 is inserted in the direction orthogonal to the axial direction of the casing 214a (the axial direction of the insertion portion 21), and the wiring pads 1011 and 2141 are connected.
  • the relay substrate 100 is fitted into the housing 214a in the axial direction of the insertion portion 21, and the wiring pads are connected to each other.
  • the housing 214a according to the second embodiment is formed with a fitting hole 214d instead of the fitting hole 214c according to the first embodiment described above.
  • the insertion hole 214d extends from the accommodation hole 214b in the axial direction of the housing 214a (in the longitudinal axis N direction of the insertion portion 21) and has a groove shape into which a part of the relay board 100 can be fitted.
  • a plurality of wiring pads (second wiring pads, not shown) that are electrically connected to the corresponding electrode pads 216 via the FPC board are formed in the insertion holes 214d.
  • an insertion portion 102 is formed instead of the insertion portion 101 according to the first embodiment described above.
  • the fitting portion 102 extends in the axial direction of the housing 214a (in the longitudinal axis N direction of the insertion portion 21) while being accommodated in the accommodation hole 214b.
  • a plurality of wiring pads 1021 that are in contact with and electrically connected to the corresponding wiring pads are formed in the insertion portion 102. .
  • the ultrasonic transducer module 214 is accommodated by accommodating the ultrasonic transducer 7 holding the relay substrate 100 in the accommodation hole 214b of the housing 214a. Manufactured.
  • the insertion portion 102 of the relay substrate 100 is simultaneously inserted into the insertion hole 214d.
  • the wiring pad 1021 and the wiring pad in the insertion hole 214d are in contact with each other, and both are electrically connected.
  • the relay substrate 100 held by the ultrasonic transducer 7 and the cable 217 are not directly connected, and the insertion hole 214d.
  • the wiring pad, the internal FPC board, and the electrode pad 216 are connected, and the cable 217 can be prevented from being inserted into the housing 214a.
  • the space region R 100 for connecting the cable 311 to the relay substrate 312 see FIG. 8 and, there is no need to form a through hole 302b for inserting the cable 311, FIG.
  • the case 214a of the ultrasonic transducer module 214 can be downsized. Further, even if the spatial region R 100 is formed in the housing 214a, a spatial region R 100 be filled with resin or the like, it is possible to increase the strength of the housing 214a.
  • the insertion portion 102 extends in the axial direction of the housing 214a (the longitudinal axis N direction of the insertion portion 21) in the state of being accommodated in the accommodation hole 214b.
  • the length of the insertion portion 21 in the direction orthogonal to the axial direction is reduced, and the distal end configuration of the insertion portion 21 can be further reduced in diameter.
  • the insertion portions 101 and 102 of the relay substrate 100 are described as being inserted into the insertion holes 214c and 214d.
  • the wiring pads are in contact with each other and are electrically connected.
  • only the surface on the wiring pad 2141 side may be in pressure contact with the insertion hole 214c.
  • the insertion holes 214c and 214d are described as having different shapes from the accommodation hole 214b.
  • the wiring pads 1011 and 1021 of the relay substrate 100 are provided on the side surface. If it is a thing, the insertion holes 214c and 214d form a part of the accommodation hole 214b, and the wiring pad (for example, the wiring pad 2141) is located on the surface of the accommodation hole 214b according to the wiring pads 1011 and 1021. May be provided.
  • a piezoelectric element has been described as an example of emitting an ultrasonic wave and converting an ultrasonic wave incident from the outside into an echo signal.
  • the present invention is not limited to this.
  • An element manufactured using (Micro Electro Mechanical Systems), for example, C-MUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers) or P-MUT (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers) may be used.
  • the ultrasonic endoscope may be applied to a small-diameter ultrasonic probe that does not have an optical system and performs scanning by mechanically rotating a vibrator.
  • the ultrasonic probe is usually inserted into the biliary tract, bile duct, pancreatic duct, trachea, bronchi, urethra, ureter, and is used for observing surrounding organs (pancreas, lung, prostate, bladder, lymph node, etc.).
  • the ultrasonic transducer module of the present invention may be applied to an external ultrasonic probe that irradiates ultrasonic waves from the body surface of a subject.
  • the extracorporeal ultrasonic probe is usually used for observing an abdominal organ (liver, gallbladder, bladder), breast (particularly mammary gland), and thyroid gland.
  • the ultrasonic transducer module and the ultrasonic endoscope according to the present invention are useful for reducing the size of the casing that accommodates the ultrasonic transducer.

Abstract

本発明に係る超音波振動子モジュールは、挿入部の長手軸を含み、かつ該長手軸に平行な面上で超音波を送受信する超音波振動子と、超音波振動子の超音波を送受信する表面と反対側に設けられた基板であって、超音波振動子と電気的に接続するとともに、該超音波振動子との接続部分と異なる部分に第１の配線パッドが形成された基板と、超音波振動子および基板を収容する収容穴、および収容穴に連なり、基板の一部を保持可能な保持穴がそれぞれ形成された筐体であって、当該筐体の外周面に設けられた複数の電極パッドと、保持穴に設けられ、各々が複数の電極パッドのうち対応する電極パッドと電気的に接続するとともに、第１の配線パッドと電気的に接続する複数の第２の配線パッドとを有する筐体と、を備えた。

Description

超音波振動子モジュールおよび超音波内視鏡
　本発明は、超音波を観測対象へ送信するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを受信して電気信号に変換する超音波振動子を備えた超音波振動子モジュール、およびこの超音波振動子を挿入部の先端に備えた超音波内視鏡に関する。
　観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、超音波観測装置が、超音波を送受信する超音波振動子から受信した超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の特性に関する情報を取得することができる。
　超音波振動子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して観測対象へ照射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換して出力する複数の圧電素子を備える。例えば、複数の圧電素子を所定の方向に沿って並べて、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えることで、観測対象から超音波エコーを取得する。
　超音波振動子の種別として、コンベックス型、リニア型、ラジアル型等、超音波ビームの送受信方向が異なる複数のタイプが知られている。このうち、コンベックス型の超音波振動子は、複数の圧電素子が曲面に沿って配列され、各々が超音波ビームを曲面の径方向に向けて出射する（例えば、特許文献１を参照）。
　図７は、従来のコンベックス型の超音波振動子を有する超音波内視鏡の先端部の構成例を模式的に示す図である。図８は、図７に示すＢ－Ｂ線に応じた部分断面図であって、先端部の長手軸Ｎ１０を通過する平面を切断面とする部分断面図である。図７，８に示すように、従来の超音波振動子モジュール３００は、後述する超音波振動子３０１などを収容する収容穴３０２ａ、および該超音波振動子３０１に接続するケーブル３１１を挿通する挿通孔３０２ｂからなる筐体３０２により構成される。筐体３０２は、上述したコンベックス型の超音波振動子３０１と、超音波振動子３０１の各圧電素子と電気的に接続する複数のケーブル３１１と、超音波振動子３０１と複数のケーブル３１１との間を中継する中継基板３１２と、を備える。収容穴３０２ａには、超音波振動子３０１および中継基板３１２が収容され、挿通孔３０２ｂには、複数のケーブル３１１が挿通されている。中継基板３１２は、超音波振動子３０１に接続するリジット基板３１２ａと、リジット基板３１２ａに接続するとともに、複数のケーブル３１１が接続されるフレキシブル基板３１２ｂとを含む。
　図９は、従来のコンベックス型の超音波振動子を有する超音波内視鏡における製造方法の一部を説明する図であって、超音波振動子モジュールの筐体に超音波振動子を配設する方法を説明する図である。超音波振動子モジュール３００は、超音波振動子３０１に取り付けられたリジット基板３１２ａに、複数のケーブル３１１が接続されたフレキシブル基板３１２ｂの接続部３１２０を接着した後（例えば、図８参照）、図９に示すように、収容穴３０２ａにケーブル３１１側から挿入して、収容穴３０２ａに超音波振動子３０１を接着することによって製造される。
特開２００９－２８１０９号公報
　ところで、図９に示すような従来の超音波内視鏡では、リジット基板３１２ａにおいて、ケーブル３１１が接続されたフレキシブル基板３１２ｂをはんだ付けするためのスペースを形成するために中継基板３１２を小型化することが難しく、また、中継基板３１２の筐体３０２への組み付けに係る作業性を確保するためのスペースを形成するために収容穴３０２ａの空間を削減することが難しかった。これらのことから、超音波振動子３０１を収容する筐体３０２を小型化することが難しかった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波振動子を収容する筐体の小型化を可能とする超音波振動子モジュールおよび超音波内視鏡を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子モジュールは、被検体内に挿入される挿入部の先端に設けられ、該挿入部の長手軸を含み、かつ該長手軸に平行な面上で超音波を送受信する超音波振動子と、前記超音波振動子の前記超音波を送受信する表面と反対側に設けられた基板であって、前記超音波振動子と電気的に接続するとともに、該超音波振動子との接続部分と異なる部分に第１の配線パッドが形成された基板と、前記超音波振動子および前記基板を収容する収容穴、および前記収容穴に連なり、前記基板の一部を保持可能な保持穴がそれぞれ形成された筐体であって、当該筐体の外周面に設けられた複数の電極パッドと、前記保持穴に設けられ、各々が前記複数の電極パッドのうち対応する電極パッドと電気的に接続するとともに、前記第１の配線パッドと電気的に接続する複数の第２の配線パッドとを有する筐体と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記保持穴は、前記基板の一部を嵌合可能な溝形状をなし、前記第２の配線パッドは、前記第１の配線パッドと接触する側の表面が、前記保持穴の表面の一部をなすことを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記収容穴は、深さ方向が前記長手軸と直交する方向に延び、前記保持穴は、前記収容穴から前記長手軸と垂直な方向に延びることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記収容穴は、深さ方向が前記長手軸と直交する方向に延び、前記保持穴は、前記収容穴から前記長手軸の方向に延びることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子モジュールは、上記発明において、前記第２の配線パッドは、前記筐体の内部を介して対応する前記電極パッドと電気的に接続することを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記の発明に係る超音波振動子モジュールを先端に有し、被検体内に挿入される挿入部と、前記超音波振動子モジュールと電気的に接続可能なケーブルと、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、超音波振動子を収容する筐体を小型化することが可能であるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールの構成を模式的に示す部分断面図である。 図４は、図３に示すＡ－Ａ線に応じた断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールの製造方法を説明する模式図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子モジュールの構成を模式的に示す部分断面図である。 図７は、従来のコンベックス型の超音波振動子を有する超音波内視鏡の先端部の構成例を模式的に示す図である。 図８は、図７に示すＢ－Ｂ線に応じた部分断面図である。 図９は、従来のコンベックス型の超音波振動子を有する超音波内視鏡における製造方法の一部を説明する図である。
　以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。
　超音波内視鏡２は、その先端部に設けられた超音波振動子によって、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。
　超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置６に接続されている。
　超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルコード２３と、コネクタ２４とを備える。挿入部２１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部２１は、図１に示すように、先端側に設けられ、超音波振動子７を保持する硬性の先端部２１１と、先端部２１１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部２１３とを備える。ここで、挿入部２１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置６から供給された照明光を伝送するライトガイド、各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが引き回されているとともに、処置具を挿通するための処置具用挿通路などが形成されている。
　超音波振動子７は、コンベックス振動子およびリニア振動子のいずれでも構わない。本実施の形態１では、超音波内視鏡２が、超音波振動子７として複数の圧電素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるコンベックス型の超音波振動子であるものとして説明する。超音波振動子７の構成については、後述する。
　図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、先端部２１１は、超音波振動子７を保持する超音波振動子モジュール２１４と、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２１５ａ、および、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２１５ｂを有する内視鏡モジュール２１５と、を備える。内視鏡モジュール２１５には、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１５ｃが形成されている。処置具用挿通路は、処置具突出口２１５ｃに連なる端部近傍が、挿入部２１の長手軸Ｎ（図３参照）に対して傾斜し、処置具が処置具突出口２１５ｃから長手軸Ｎに対して傾斜した方向に突出するように設けられている。ここでいう長手軸Ｎとは、挿入部２１の長手方向に沿った軸である。湾曲部２１２や可撓管部２１３では各位置によって軸方向が変化するが、硬性の先端部２１１では、長手軸Ｎは、一定した直線をなす軸である。
　操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等からの各種操作を受け付ける部分である。この操作部２２は、図１に示すように、湾曲部２１２を湾曲操作するための湾曲ノブ２２１と、各種操作を行うための複数の操作部材２２２とを備える。また、操作部２２には、処置具用挿通路に連通し、当該処置具用挿通路に処置具を挿通するための処置具挿入口２２３が形成されている。
　ユニバーサルコード２３は、操作部２２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、および光源装置６から供給された照明光を伝送する光ファイバ等が配設されたケーブルである。
　コネクタ２４は、ユニバーサルコード２３の先端に設けられている。そして、コネクタ２４は、超音波ケーブル３１、ビデオケーブル４１、および光ファイバケーブル６１がそれぞれ接続される第１～第３コネクタ部２４１～２４３を備える。
　超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、超音波ケーブル３１を介して超音波内視鏡２にパルス信号を出力するとともに超音波内視鏡２からエコー信号を入力する。そして、超音波観測装置３は、当該エコー信号に所定の処理を施して超音波画像を生成する。
　内視鏡観察装置４は、ビデオケーブル４１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１を介して超音波内視鏡２からの画像信号を入力する。そして、内視鏡観察装置４は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。
　表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro　Luminescence）、プロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode　Ray　Tube）などを用いて構成され、超音波観測装置３にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置４にて生成された内視鏡画像等を表示する。
　光源装置６は、光ファイバケーブル６１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に接続し、光ファイバケーブル６１を介して被検体内を照明する照明光を超音波内視鏡２に供給する。
　続いて、挿入部２１の先端に設けられた超音波振動子７の構成を図２～５を参照して説明する。図３は、本実施の形態１に係る超音波振動子モジュールの構成を模式的に示す部分断面図であって、挿入部２１の長手軸Ｎを通過する平面を切断面とする部分断面図である。図４は、図３に示すＡ－Ａ線に応じた断面図である。本実施の形態１では、超音波振動子７が、図２に示すようなコンベックス型の超音波振動子であって、複数の圧電素子７１が一列に配列された一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。換言すれば、本実施の形態１に係る超音波振動子７では、複数の圧電素子７１が、当該超音波振動子７の曲面をなす外表面に沿って配置され、長手軸Ｎを含み、かつ該長手軸Ｎと平行な面上で超音波を送受信する。
　超音波振動子７は、角柱状をなし、長手方向を揃えて並べられてなる複数の圧電素子７１と、圧電素子７１に対し、当該超音波振動子７の外表面側に設けられる第１音響整合層７２と、第１音響整合層７２の圧電素子７１と接する側と反対側に設けられる第２音響整合層７３と、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられるバッキング材７４と、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる音響レンズ７５とを有する（図４を参照）。音響レンズ７５は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および壁部７６の外表面を被覆する。音響レンズ７５は、超音波振動子７の外表面をなしている。
　圧電素子７１は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。
　第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、圧電素子７１と観測対象との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、圧電素子７１と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる。第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、互いに異なる材料からなる。なお、本実施の形態１では、二つの音響整合層（第１音響整合層７２および第２音響整合層７３）を有するものとして説明するが、圧電素子７１と観測対象との特性により一層としてもよいし、三層以上としてもよい。
　バッキング材７４は、圧電素子７１の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる。バッキング材７４は、減衰率の大きい材料、例えば、アルミナやジルコニア等のフィラーを分散させたエポキシ樹脂や、上述したフィラーを分散したゴムを用いて形成される。
　音響レンズ７５は、シリコーン、ポリメチルペンテンや、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミドなどを用いて形成され、一方の面が凸状または凹状をなして超音波を絞る機能を有し、第２音響整合層７３を通過した超音波を外部に出射する、または外部からの超音波エコーを取り込む。音響レンズ７５については、任意に設けることができ、当該音響レンズ７５を有しない構成であってもよい。
　以上の構成を有する超音波振動子７は、パルス信号の入力によって圧電素子７１が振動することで、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７５を介して観測対象に超音波を照射する。この際、圧電素子７１において、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７５の配設側と反対側は、バッキング材７４により、圧電素子７１からの不要振動を減衰させている。また、観測対象から反射された超音波は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７５を介して圧電素子７１に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子７１が振動し、圧電素子７１が該振動を電気的なエコー信号に変換して、エコー信号として図示しない配線を介して超音波観測装置３に出力する。
　図３に示すように、超音波振動子モジュール２１４は、上述した超音波振動子７および後述する中継基板１００を収容可能な収容穴２１４ｂと、収容穴２１４ｂに連なり、中継基板１００の一部が嵌入する嵌入穴２１４ｃ（保持穴）と、からなる筐体２１４ａを有する。筐体２１４ａの収容穴２１４ｂが形成される側と反対側の端部に設けられる複数の電極パッド２１６が設けられている。
　収容穴２１４ｂは、深さ方向が長手軸Ｎと直交する方向に延び、超音波振動子７および中継基板１００を収容可能な中空空間を形成している。なお、ここでいう「深さ方向」とは、開口から底部に向かう方向のことをいう。
　嵌入穴２１４ｃは、収容穴２１４ｂから、筐体２１４ａの軸方向（挿入部２１の長手軸Ｎ方向）と直交する方向に延び、中継基板１００の一部を嵌合可能な溝形状をなす。また、嵌入穴２１４ｃには、複数の配線パッド２１４１（第２の配線パッド）が形成されている。配線パッド２１４１は、筐体２１４ａの内部に埋め込まれており、後述する配線パッド１０１１と接触する側の表面が、嵌入穴２１４ｃの表面の一部をなしている。電極パッド２１６と配線パッド２１４１とは、筐体２１４ａの内部に設けられるＦＰＣ基板（図示せず）によって電気的に接続されている。なお、ＦＰＣ基板は、組をなす電極パッド２１６および配線パッド２１４１ごとに設けられる複数のＦＰＣ基板であってもよいし、複数組の電極パッド２１６および配線パッド２１４１を一括して接続する一枚のＦＰＣ基板であってもよい。また、配線パッド２１４１は、筐体２１４ａの内部に埋め込まれており、配線パッド１０１１と接触する側の表面が、嵌入穴２１４ｃの壁面から突出した形状をなしていてもよい。
　また、電極パッド２１６には、当該超音波振動子７（超音波振動子モジュール２１４）と超音波観測装置３とを電気的に接続する経路の一部をなすケーブル２１７が接続される。
　超音波振動子モジュール２１４は、超音波振動子７とケーブル２１７との間の電気的な接続を中継する中継基板１００を備える。中継基板１００は、超音波振動子７の一端側であって、超音波を送受信する表面と反対側において、超音波振動子７に保持されるリジット基板である。また、中継基板１００は、他端側において、配線パッド１０１１（第１の配線パッド）が形成され、嵌入穴２１４ｃに嵌入可能な嵌入部１０１を有する。嵌入部１０１は、中継基板１００の超音波振動子７に保持される側と反対側に延びている。換言すれば、嵌入部１０１は、収容穴２１４ｂに収容された状態において、筐体２１４ａの軸方向（挿入部２１の軸方向）と直交する方向に延びる。嵌入部１０１が嵌入穴２１４ｃに嵌入された状態では、互いに対応する配線パッド１０１１と配線パッド２１４１とが接触して、電気的に接続された状態となっている。
　続いて、上述した超音波振動子モジュール２１４を製造する製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールの製造方法を説明する模式図である。超音波振動子モジュール２１４を製造する際には、まず、筐体２１４ａの複数の電極パッド２１６に複数のケーブル２１７をそれぞれ接続する。
　その後、図５に示すように、筐体２１４ａの収容穴２１４ｂに、中継基板１００を保持する超音波振動子７を収容することによって超音波振動子モジュール２１４が製造される。超音波振動子７が収容穴２１４ｂに収容されると、同時に、中継基板１００の嵌入部１０１が嵌入穴２１４ｃに嵌入する。この際、配線パッド１０１１と配線パッド２１４１とが接触して、両者が電気的に接続された状態となる。
　なお、上述した製造の順は、逆であってもよく、具体的には、筐体２１４ａの収容穴２１４ｂに、中継基板１００を保持する超音波振動子７を収容した後、電極パッド２１６にケーブル２１７を接続するようにしてもよい。
　以上説明した本実施の形態１によれば、超音波振動子７が保持する中継基板１００と、ケーブル２１７とが、直接接続されておらず、配線パッド２１４１、内部のＦＰＣ基板および電極パッド２１６を介して接続する構成であり、筐体２１４ａにケーブル２１７が挿通しない構成とすることができる。このため、例えば、収容穴３０２ａにおいて、中継基板３１２にケーブル３１１を接続するための空間領域Ｒ100（図８参照）や、ケーブル３１１を挿通するための挿通孔３０２ｂを形成する必要がなく、図７～９に示す従来の超音波振動子モジュール３００の筐体３０２と比して超音波振動子モジュール２１４の筐体２１４ａの小型化が可能となる。
　また、従来では、超音波振動子３０１が保持する中継基板３１２に複数のケーブル３１１が接続された状態で、収容穴３０２ａにケーブル３１１側から挿入するため、ケーブル３１１が収容穴３０２ａと挿通孔３０２ｂとの境界に差し掛かると、ケーブル３１１が折れ曲がる。このケーブル３１１の折れ曲がりによって、ケーブル３１１と中継基板３１２との接続部分に応力が加わり、断線などを引き起こすおそれがあった。これに対し、本実施の形態１に係る構成では、ケーブル２１７が筐体２１４ａの外部に接続され、超音波振動子７を収容穴２１４ｂに配設する際に、ケーブル２１７を筐体２１４ａの内部に挿通させないようにしたので、上述した断線などの問題が生じることはない。
　また、上述した実施の形態１では、超音波振動子７を収容穴２１４ｂに配設する際に、中継基板１００の嵌入部１０１が嵌入穴２１４ｃに嵌入するようにしたので、容易に製造することができるとともに、超音波振動子７の収容穴２１４ｂに対する位置決めを簡易に行うことが可能となる。
（実施の形態２）
　図６は、本実施の形態２に係る超音波振動子モジュールの構成を模式的に示す部分断面図であって、挿入部２１の長手軸を通過する平面を切断面とする部分断面図である。上述した実施の形態１では、筐体２１４ａの軸方向（挿入部２１の軸方向）と直交する方向に中継基板１００が嵌入して配線パッド１０１１，２１４１が接続するものとして説明したが、本実施の形態２では、挿入部２１の軸方向で中継基板１００が筐体２１４ａと嵌入して配線パッド同士が接続する。
　本実施の形態２に係る筐体２１４ａには、上述した実施の形態１に係る嵌入穴２１４ｃに代えて、嵌入穴２１４ｄが形成されている。嵌入穴２１４ｄは、収容穴２１４ｂから、筐体２１４ａの軸方向（挿入部２１の長手軸Ｎ方向）に延び、中継基板１００の一部を嵌合可能な溝形状をなす。嵌入穴２１４ｄには、ＦＰＣ基板を介して、互いに対応する電極パッド２１６と電気的に接続する複数の配線パッド（第２の配線パッド、図示せず）が形成されている。
　また、中継基板１００は、上述した実施の形態１に係る嵌入部１０１に代えて、嵌入部１０２が形成されている。嵌入部１０２は、収容穴２１４ｂに収容された状態において、筐体２１４ａの軸方向（挿入部２１の長手軸Ｎ方向）に延びる。嵌入部１０２には、嵌入穴２１４ｄに形成された複数の配線パッドのうち、対応する配線パッドと接触して電気的に接続する複数の配線パッド１０２１（第１の配線パッド）が形成されている。
　本実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同様に、筐体２１４ａの収容穴２１４ｂに、中継基板１００を保持する超音波振動子７を収容することによって超音波振動子モジュール２１４が製造される。超音波振動子７が収容穴２１４ｂに収容されると、同時に、中継基板１００の嵌入部１０２が嵌入穴２１４ｄに嵌入する。この際、配線パッド１０２１と嵌入穴２１４ｄの配線パッドとが接触して、両者が電気的に接続された状態となる。
　以上説明した本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様に、超音波振動子７が保持する中継基板１００と、ケーブル２１７とが、直接接続されておらず、嵌入穴２１４ｄの配線パッド、内部のＦＰＣ基板および電極パッド２１６を介して接続する構成であり、筐体２１４ａにケーブル２１７が挿通しない構成とすることができる。このため、例えば、収容穴３０２ａにおいて、中継基板３１２にケーブル３１１を接続するための空間領域Ｒ100（図８参照）や、ケーブル３１１を挿通するための挿通孔３０２ｂを形成する必要がなく、図７～９に示す従来の超音波振動子モジュール３００の筐体３０２と比して超音波振動子モジュール２１４の筐体２１４ａの小型化が可能となる。また、筐体２１４ａに空間領域Ｒ100が形成されている場合であっても、該空間領域Ｒ100を樹脂等で充填すれば、筐体２１４ａの強度を高めることができる。
　また、本実施の形態２によれば、嵌入部１０２が、収容穴２１４ｂに収容された状態において、筐体２１４ａの軸方向（挿入部２１の長手軸Ｎ方向）に延びるようにしたので、上述した実施の形態１と比して、挿入部２１の軸方向と直交する方向の長さが小さくなり、挿入部２１の先端構成を一層細径化することができる。
　ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態および変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態および変形例には限定されず、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態および変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。
　また、上述した実施の形態１，２では、中継基板１００の嵌入部１０１，１０２が嵌入穴２１４ｃ，２１４ｄに嵌入するものとして説明したが、配線パッド同士が接触して電気的に接続されるものであればよく、例えば、嵌入部１０１が嵌入穴２１４ｃに対して配線パッド２１４１側の面のみが圧接するものであってもよい。
　また、上述した実施の形態１，２では、嵌入穴２１４ｃ，２１４ｄが、収容穴２１４ｂとは異なる形状をなすものとして説明したが、例えば、中継基板１００の配線パッド１０１１，１０２１が側面に設けられるものであれば、嵌入穴２１４ｃ，２１４ｄが、収容穴２１４ｂの一部をなし、配線パッド（例えば、配線パッド２１４１）を、収容穴２１４ｂの表面であって、配線パッド１０１１，１０２１に応じた位置に設けてもよい。
　また、上述した実施の形態１，２では、超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波をエコー信号に変換するものとして圧電素子を例に挙げて説明したが、これに限らず、ＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）を利用して製造した素子、例えばＣ－ＭＵＴ（Capacitive　Micromachined　Ultrasonic　Transducers）やＰ－ＭＵＴ（Piezoelectric　Micromachined　Ultrasonic　Transducers）であってもよい。
　また、超音波内視鏡として、光学系がなく、振動子を機械的に回転させて走査する細径の超音波プローブに適用してもよい。超音波プローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。
　また、超音波内視鏡として一例を記載したが、本発明の超音波振動子モジュールは、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブに適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に用いられる。
　以上のように、本発明にかかる超音波振動子モジュールおよび超音波内視鏡は、超音波振動子を収容する筐体を小型化するのに有用である。
　１　内視鏡システム
　２　超音波内視鏡
　３　超音波観測装置
　４　内視鏡観察装置
　５　表示装置
　６　光源装置
　７　超音波振動子
　２１　挿入部
　２２　操作部
　２３　ユニバーサルコード
　２４　コネクタ
　３１　超音波ケーブル
　４１　ビデオケーブル
　６１　光ファイバケーブル
　７１　圧電素子
　７２　第１音響整合層
　７３　第２音響整合層
　７４　バッキング材
　７５　音響レンズ
　１００　中継基板
　１０１，１０２　嵌入部
　１０１１，１０２１，２１４１　配線パッド
　２１１　先端部
　２１２　湾曲部
　２１３　可撓管部
　２１４　超音波振動子モジュール
　２１４ａ　筐体
　２１４ｂ　収容穴
　２１４ｃ　嵌入穴
　２１５　内視鏡モジュール
　２１６　電極パッド
　２１７　ケーブル
　２２１　湾曲ノブ
　２２２　操作部材
　２２３　処置具挿入口

Claims (6)

  1. 　被検体内に挿入される挿入部の先端に設けられ、該挿入部の長手軸を含み、かつ該長手軸に平行な面上で超音波を送受信する超音波振動子と、
    　前記超音波振動子の前記超音波を送受信する表面と反対側に設けられた基板であって、前記超音波振動子と電気的に接続するとともに、該超音波振動子との接続部分と異なる部分に第１の配線パッドが形成された基板と、
    　前記超音波振動子および前記基板を収容する収容穴、および前記収容穴に連なり、前記基板の一部を保持可能な保持穴がそれぞれ形成された筐体であって、当該筐体の外周面に設けられた複数の電極パッドと、前記保持穴に設けられ、各々が前記複数の電極パッドのうち対応する電極パッドと電気的に接続するとともに、前記第１の配線パッドと電気的に接続する複数の第２の配線パッドとを有する筐体と、
    　を備えたことを特徴とする超音波振動子モジュール。
  2. 　前記保持穴は、前記基板の一部を嵌合可能な溝形状をなし、
    　前記第２の配線パッドは、前記第１の配線パッドと接触する側の表面が、前記保持穴の表面の一部をなす
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子モジュール。
  3. 　前記収容穴は、深さ方向が前記長手軸と直交する方向に延び、
    　前記保持穴は、前記収容穴から前記長手軸と垂直な方向に延びる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子モジュール。
  4. 　前記収容穴は、深さ方向が前記長手軸と直交する方向に延び、
    　前記保持穴は、前記収容穴から前記長手軸の方向に延びる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子モジュール。
  5. 　前記第２の配線パッドは、前記筐体の内部を介して対応する前記電極パッドと電気的に接続する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子モジュール。
  6. 　請求項１に記載の超音波振動子モジュールを先端に有し、被検体内に挿入される挿入部と、
    　前記超音波振動子モジュールと電気的に接続可能なケーブルと、
    　を備えたことを特徴とする超音波内視鏡。
     
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