WO2019082891A1 - 超音波振動子及び超音波内視鏡 - Google Patents

超音波振動子及び超音波内視鏡

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WO2019082891A1
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outer peripheral
electrically connected
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勝裕 若林
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オリンパス株式会社
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    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic transducer and an ultrasonic endoscope.
  • an ultrasonic transducer of an electronic radial scanning system in which a plurality of piezoelectric elements are regularly arranged in a cylindrical shape and ultrasonic waves are transmitted and received radially is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the ultrasonic transducer (ultrasound probe) described in Patent Document 1 has a columnar base and a strip shape, is fixed to a backing material, and is disposed around the outer peripheral surface of the base.
  • a plurality of piezoelectric elements (micro piezoelectric pieces) and a flexible substrate are provided.
  • the flexible substrate has a connection region having the same width as the arrangement width of the plurality of piezoelectric elements on one end side, and extends from the connection region to the other end side.
  • a plurality of electrode lands electrically connected to the vibrator cable are provided on the other end side of the flexible substrate.
  • the flexible substrate is wound so that a part on the other end side is overlapped, and the connection region is electrically connected to the plurality of piezoelectric elements, and the plurality of electrode lands on the other end are respectively electrically connected to the vibrator cable Connect. That is, the electrical signal from the vibrator cable is input to the plurality of piezoelectric elements through the flexible substrate. Thereby, the plurality of piezoelectric elements respectively emit ultrasonic waves. Further, the electric signals incident on the plurality of piezoelectric elements and converted by the plurality of piezoelectric elements are output to the vibrator cable through the flexible substrate.
  • the ultrasonic transducer is used, for example, in an ultrasonic endoscope which inserts a flexible and elongated insertion portion into a subject such as a person and observes the inside of the subject.
  • the ultrasonic transducer is provided at the tip of the insertion portion of the ultrasonic endoscope.
  • the length of the hard member (the length in the longitudinal direction of the insertion portion) at the tip of the insertion portion is shortened. There is a need to.
  • the length of the hard member is referred to as hard length.
  • the above-described hard member corresponds to a base.
  • breakage due to bending of the flexible substrate when the insertion portion is inserted into the subject breakage of the connection portion between the flexible substrate and the plurality of piezoelectric elements in addition to breakage of the flexible substrate itself, It is necessary to extend the base to the other end side of the flexible substrate in order to prevent breakage of the connection portion between the flexible substrate and the vibrator cable. That is, in the ultrasonic transducer, it is difficult to shorten the hard length.
  • This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at providing the ultrasonic transducer
  • an ultrasonic transducer is fixed to a cylindrical member made of an insulating material, at an end side of the cylindrical member and near the outer periphery Are arranged along the circumferential direction surrounding the central axis of the cylindrical member, respectively facing the outer peripheral surface of the cylindrical member and the ultrasonic wave according to the electric signal input from the vibrator cable Electrically connected to a plurality of piezoelectric elements that respectively emit ultrasonic waves incident from the outside and convert them into electric signals, a plurality of signal lines constituting the vibrator cable, and the plurality of piezoelectric elements, A plurality of signal lines and a plurality of relay members respectively relaying the plurality of piezoelectric elements are provided, and the signal lines are electrically connected to the relay members on the outer peripheral surface of the cylindrical member, and the outer peripheral surface In Of the total circumference of the circumferential direction, and wherein it is from a part of the area of the fixed position side of the transducer cable routed
  • the relay member includes an extending portion which extends to the fixed position side on the outer peripheral surface of the cylindrical member and is electrically connected to the signal line. It features.
  • the relay member is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical member, and is mounted on the outer peripheral surface of the cylindrical member and a wiring pattern electrically connected to the piezoelectric element.
  • a flexible substrate electrically connected to the wiring pattern and the signal line and relaying the wiring pattern and the signal line is provided, and the extension portion is the flexible substrate.
  • the flexible substrate extends along the circumferential direction and is bent and extended toward the fixed position.
  • the flexible substrates overlap each other with the adjacent flexible substrates.
  • the cylindrical member has a cylindrical shape
  • the wiring pattern includes the pattern main body extending along the central axis and the end of the pattern main body.
  • a bending portion extending toward the region of the portion and electrically connected to the flexible substrate, and each end of each of the bending portions in the plurality of wiring patterns extends along the central axis It is characterized by being arranged.
  • the cylindrical member protrudes from the cylindrical member main body and the outer peripheral surface of the cylindrical member main body, and faces the plurality of piezoelectric elements in the direction along the central axis.
  • the wiring pattern is provided across the outer peripheral surface of the cylindrical member main body and the outer peripheral surface of the collar and is electrically connected to the plurality of piezoelectric elements in the plurality of wiring patterns.
  • the pitch angle of the element-side connecting portion around the central axis and the pitch angle of the plurality of piezoelectric elements around the central axis are set to be the same.
  • the end of the cylindrical member is provided with a stepped portion whose external size is smaller than other portions, and the signal line is on the outer peripheral surface of the stepped portion. It electrically connects to the said relay member, At least one part of the said level
  • step-difference part is characterized by being located inside the cylindrical shape formed of these piezoelectric elements.
  • a groove portion to which the balloon is engaged is formed on the outer peripheral surface of the end portion of the cylindrical member.
  • the plurality of relay members are electrically connected to the arrangement direction of the plurality of element side connection portions electrically connected to the plurality of piezoelectric elements and the plurality of signal lines, respectively. It is characterized in that the arrangement direction of the plurality of cable side connection parts to be connected is configured to be different from each other.
  • the ultrasonic endoscope according to the present invention is inserted into the above-described ultrasonic transducer, the objective optical member which is inserted into the inside of the cylindrical member and takes an object image, and is inserted into the inside of the cylindrical member to irradiate the object. And a light guide member for guiding the illumination light.
  • the ultrasonic transducer and the ultrasonic endoscope according to the present invention it is possible to shorten the hard length.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the ultrasonic transducer.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the ultrasonic transducer.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the transducer unit.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of the cylindrical member.
  • FIG. 6 is a view schematically showing the positional relationship between the piezoelectric element and the element side connection portion.
  • FIG. 7 is a view showing the extending direction of the first and second extending portions.
  • FIG. 8 is a view showing the structure of the holding member.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of connecting the first and second wiring patterns and the first and second conductive layers.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an endoscope system 1 according to the first embodiment.
  • the endoscope system 1 is a system that performs ultrasound diagnosis in a subject such as a person using an ultrasound endoscope.
  • the endoscope system 1 includes an ultrasound endoscope 2, an ultrasound observation device 3, an endoscope observation device 4, and a display device 5, as shown in FIG.
  • the ultrasound endoscope 2 enables a portion of the ultrasound endoscope 2 to be inserted into the subject, transmits an ultrasound pulse (acoustic pulse) toward the body wall in the subject, and reflects the ultrasound echo reflected by the subject. It has a function of receiving and outputting an echo signal, and a function of imaging the inside of a subject and outputting an image signal.
  • the detailed configuration of the ultrasound endoscope 2 will be described later.
  • the ultrasound observation apparatus 3 is electrically connected to the ultrasound endoscope 2 via the ultrasound cable 31 (FIG. 1), and outputs a pulse signal to the ultrasound endoscope 2 via the ultrasound cable 31. And an echo signal from the ultrasound endoscope 2. Then, the ultrasonic observation apparatus 3 performs predetermined processing on the echo signal to generate an ultrasonic image.
  • An endoscope connector 9 (FIG. 1) to be described later of the ultrasonic endoscope 2 is detachably connected to the endoscope observation device 4.
  • the endoscope observation device 4 includes a video processor 41 and a light source device 42 as shown in FIG.
  • the video processor 41 inputs an image signal from the ultrasound endoscope 2 through the endoscope connector 9.
  • the video processor 41 performs predetermined processing on the image signal to generate an endoscopic image.
  • the light source device 42 supplies illumination light for illuminating the inside of the subject to the ultrasound endoscope 2 through the endoscope connector 9.
  • the display device 5 is configured using liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence), and an ultrasound image generated by the ultrasound observation device 3, an endoscope image generated by the endoscope observation device 4, etc. Display
  • the ultrasound endoscope 2 includes an insertion unit 6, an operation unit 7, a universal cord 8, and an endoscope connector 9.
  • the “tip side” described below means the tip side of the insertion portion 6 (the tip side in the insertion direction into the subject).
  • proximal side” described below means a side separated from the distal end of the insertion portion 6.
  • the insertion portion 6 is a portion to be inserted into the subject. As shown in FIG.
  • the insertion portion 6 includes an ultrasonic transducer 10 provided at the distal end, a bending portion 61 coupled to the base end side of the ultrasonic transducer 10 and capable of bending, and the bending portion 61. And a flexible tube 62 connected to the proximal end side of the The detailed configuration of the ultrasonic transducer 10, which is an essential part of the present invention, will be described later.
  • the operation unit 7 is connected to the proximal end side of the insertion unit 6 and is a portion that receives various operations from a doctor or the like. As shown in FIG. 1, the operation unit 7 includes a bending knob 71 for bending the bending portion 61 and a plurality of operation members 72 for performing various operations.
  • the universal cord 8 extends from the operation unit 7 and is a light guide 101 (see FIG. 3) for transmitting the illumination light supplied from the light source device 42, and a transducer cable 14 for transmitting the pulse signal and the echo signal described above (see FIG. 3) and the above-described signal cable 201 (see FIG. 3) for transmitting the image signal described above.
  • the endoscope connector 9 is provided at the end of the universal cord 8. The endoscope connector 9 is connected to the video processor 41 and the light source device 42 by being connected to the ultrasonic cable 31 and inserted into the endoscope observation device 4.
  • FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams showing the configuration of the ultrasonic transducer 10.
  • FIG. 2 is a perspective view of the ultrasonic transducer 10 as viewed from the proximal side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the ultrasonic transducer 10 cut along a plane passing through the central axis Ax1 of the transducer unit 11.
  • the first and second electrodes 22 and 23 the short circuit groove 181, the conductive resin Re 1, the first and second conductive layers 172 and 173, and the second wiring pattern 132. Illustration of is omitted.
  • the ultrasonic transducer 10 is an electronic radial scanning ultrasonic transducer, and has a plurality of piezoelectric elements 16 (FIG. 3) regularly arranged to form a cylinder. Then, the ultrasonic transducer 10 transmits ultrasonic pulses radially from the cylinder, and scans the ultrasonic pulses in a 360 ° rotation direction about the central axis Ax1 of the cylinder. As shown in FIG. 2 or 3, the ultrasonic transducer 10 includes a transducer unit 11, a cylindrical member 12, a plurality of relay members 13, a transducer cable 14, and a holding member 15.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the transducer unit 11. Specifically, FIG. 4 is an enlarged view of a part of FIG.
  • the plurality of piezoelectric elements 16, the printed board 17, the first and second acoustic matching layers 18 and 19, the acoustic lens 20, and the backing material 21 are integrated. It has a cylindrical shape whose central axis Ax1 is a direction along the insertion direction of the insertion portion 6.
  • the plurality of piezoelectric elements 16 are regularly arranged along the circumferential direction surrounding the central axis Ax1.
  • the plurality of piezoelectric elements 16 all have the same shape, and each have a rectangular parallelepiped shape extending linearly along the central axis Ax1.
  • first and second electrodes 22 and 23 are formed on the outer surface of the piezoelectric element 16.
  • the first electrode 22 is a ground electrode made of a conductive metal material or resin material, and is formed on the following outer surface of the piezoelectric element 16. That is, as shown in FIG. 4, the first electrode 22 is parallel to the central axis Ax1 on the outer surface of the piezoelectric element 16 and is positioned on the outer surface side of the ultrasonic transducer 10 (the side away from the central axis Ax1). It is formed on substantially the entire surface of the first surface 161.
  • the second electrode 23 is a signal electrode made of a conductive metal material or resin material, and is formed on the following outer surface of the piezoelectric element 16. That is, as shown in FIG.
  • the second electrode 23 is formed on substantially the entire surface of the second surface 162 opposite to the first surface 161 on the outer surface of the piezoelectric element 16. Then, the piezoelectric element 16 converts a pulse signal (corresponding to an electrical signal according to the present invention) input through the second electrode 23 into an ultrasonic pulse and transmits it to the subject. Further, the piezoelectric element 16 converts the ultrasonic echo reflected by the subject into an electrical echo signal (corresponding to the electrical signal according to the present invention) that expresses the voltage change, and outputs the signal.
  • a pulse signal corresponding to an electrical signal according to the present invention
  • an electrical echo signal corresponding to the electrical signal according to the present invention
  • the piezoelectric element 16 is formed using a PMN-PT single crystal, a PMN-PZT single crystal, a PZN-PT single crystal, a PIN-PZN-PT single crystal, or a relaxor-based piezoelectric material.
  • PMN-PT single crystal is an abbreviation of a solid solution of magnesium niobate and lead titanate.
  • PMN-PZT single crystal is an abbreviation of a solid solution of magnesium niobate and lead zirconate titanate.
  • PZN-PT single crystal is an abbreviation for a solid solution of lead zinc niobate and lead titanate.
  • PIN-PZN-PT single crystal is an abbreviation of a solid solution of lead indium niobate, lead zinc niobate and lead titanate.
  • the relaxor-based piezoelectric material is a generic term for a ternary piezoelectric material in which a lead-based composite perovskite, which is a relaxor material, is added to lead zirconate titanate (PZT) for the purpose of increasing the piezoelectric constant and the dielectric constant.
  • Lead-based complex perovskite is represented by Pb (B1, B2) O 3 , B1 is either magnesium, zinc, indium or scandium, B2 is either niobium, tantalum or tungsten. These materials have an excellent piezoelectric effect. Therefore, the value of the electrical impedance can be lowered even if the size is reduced, which is preferable from the viewpoint of impedance matching between the first and second electrodes 22 and 23.
  • the printed circuit board 17 is a portion that electrically connects the first and second electrodes 22 and 23 provided for each of the piezoelectric elements 16 with all the relay members 13.
  • the printed circuit board 17 includes a substrate 171, a first conductive layer 172, and a plurality of second conductive layers 173, as shown in FIG.
  • the substrate 171 is a substrate made of an insulating material such as polyimide, and has a cylindrical shape substantially the same as the cylindrical shape formed of all the piezoelectric elements 16 regularly arranged.
  • the substrate 171 is disposed on the tip side with respect to the piezoelectric element 16.
  • the outer peripheral surface 12b (FIG. 3) of the flange portion 122 (FIG. 3) described later of the cylindrical member 12 follows the edge of the tip of the cylindrical inner peripheral surface 171a.
  • the inclined surface 171b is formed to increase in diameter toward the tip end side.
  • the first conductive layer 172 is a ground wiring electrically connected to the first electrode 22 which is a ground electrode, and is formed on the following outer surface of the substrate 171. That is, as shown in FIG. 4, the first conductive layer 172 is formed to extend from the cylindrical outer peripheral surface 171 c of the substrate 171 to the inclined surface 171 b.
  • the plurality of second conductive layers 173 are signal wires electrically connected to the second electrodes 23 which are signal electrodes provided for each piezoelectric element 16, and are formed on the following outer surface of the substrate 171. .
  • the plurality of second conductive layers 173 are regularly arranged along the circumferential direction of the inner circumferential surface 171a, and are formed to extend from the inner circumferential surface 171a to the inclined surface 171b.
  • the first and second conductive layers 172 and 173 are not in contact with each other on the inclined surface 171b, and only a distance that can ensure insulation between the first and second conductive layers 172 and 173. It is separated.
  • the first acoustic matching layer 18 is provided on the outer surface side of the ultrasonic transducer 10 with respect to the piezoelectric element 16 and the printed circuit board 17, and has a cylindrical shape.
  • the second acoustic matching layer 19 is made of a material different from that of the first acoustic matching layer 18, is provided on the outer surface side of the ultrasonic transducer 10 with respect to the first acoustic matching layer 18, and has a cylindrical shape. It is configured. More specifically, the first and second acoustic matching layers 18 and 19 are formed of the piezoelectric element 16 and the subject in order to efficiently transmit sound (ultrasound) between the piezoelectric element 16 and the subject.
  • the first embodiment is described as having two layers of the first and second acoustic matching layers 18 and 19, the first and second acoustic matching layers 18 and 19 may have one layer according to the characteristics of the piezoelectric element 16 and the subject. It does not matter as a layer or more.
  • the acoustic matching layer may be an ultrasonic transducer without the acoustic matching layer as long as the acoustic impedance matching with the subject is obtained.
  • the acoustic lens 20 is made of, for example, a silicone resin or the like, and as shown in FIG. 4, has a substantially cylindrical shape whose outer peripheral surface is curved in a convex shape, and of the transducer unit 11 (ultrasonic transducer 10) Located on the outer surface.
  • the acoustic lens 20 has a function of focusing ultrasonic pulses transmitted from the piezoelectric element 16 through the first and second acoustic matching layers 18 and 19. Note that the acoustic lens 20 can be provided arbitrarily, and the acoustic lens 20 may not be provided.
  • the backing material 21 is located inside the ultrasonic transducer 10 with respect to the piezoelectric element 16 and the printed circuit board 17, and has a cylindrical shape.
  • the backing material 21 attenuates unnecessary ultrasonic vibrations generated by the operation of the piezoelectric element 16.
  • the backing material 21 is formed using a material having a large damping rate, for example, an epoxy resin in which a filler such as alumina or zirconia is dispersed, or a rubber in which the filler described above is dispersed.
  • the vibrator unit 11 described above is manufactured, for example, as follows. First, the worker forms the first acoustic matching layer 18 on the flat second acoustic matching layer 19. Further, the operator forms the shorting groove portions 181 (FIG. 4) at respective positions facing the both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric element 16 with respect to the first acoustic matching layer 18. Furthermore, the operator fills the grooves for short circuit 181 with the conductive resin Re1 (FIG. 4), and grinds the conductive resin Re1 including the first resin to the first required thickness.
  • the worker takes the piezoelectric element in a posture in which one plate surface (corresponding to the first surface 161) in the flat plate-like base material for piezoelectric element (not shown) faces the first acoustic matching layer 18 A base material is attached onto the first acoustic matching layer 18.
  • the base material for a piezoelectric element is a flat plate formed using a material that constitutes the piezoelectric element 16.
  • a first thin film (not shown) made of the same material as the first electrode 22 is formed on the entire surface of one plate (corresponding to the first surface 161) of the base material for piezoelectric element. There is.
  • a second thin film (not shown) made of the same material as the second electrode 23 is formed on the entire other plate surface (corresponding to the second surface 162) in the base material for a piezoelectric element. There is. Therefore, when the base material for a piezoelectric element is attached to the first acoustic matching layer 18 as described above, the first thin film is electrically connected to the conductive resin Re1 filled in each of the short circuit groove portions 181. Become.
  • the worker places the printed circuit board 17 on the mother substrate for the piezoelectric element in a posture in which one plate surface (corresponding to the outer peripheral surface 171 c) of the flat printed circuit board 17 faces the first acoustic matching layer 18. Adhering to the material is applied onto the first acoustic matching layer 18. Then, when the printed circuit board 17 is attached to the first acoustic matching layer 18, the first conductive layer 172 is electrically connected to the conductive resin Re1 filled in each of the shorting groove portions 181, and the first conductive layer 172 described above is formed. Electrically connect to the thin film. Further, the worker electrically connects all the second conductive layers 173 and the above-described second thin film with the conductive resin Re2 (FIG. 4).
  • the operator moves the blade of a precision cutting machine such as a dicing saw while rotating it, and cuts the above-described base material for a piezoelectric element.
  • a precision cutting machine such as a dicing saw
  • the operator cuts the above-described base material for a piezoelectric element.
  • all the piezoelectric elements 16 are formed respectively, and the first and second electrodes 22 and 23 for each piezoelectric element 16 are respectively separated by electrically dividing the first and second thin films described above. It is formed.
  • the operator causes the unit after cutting (the unit in which the first and second acoustic matching layers 18 and 19, the piezoelectric element 16, and the printed board 17 are integrated) to be cylindrically curved. Further, the worker separates and fixes a pair of annular flat plates FP (FIG.
  • the operator injects a liquid backing material between the pair of flat plates FP, and casts the liquid backing material while rotating the unit in the circumferential direction surrounding the cylindrical central axis Ax1 of the unit, It heat-hardens and shape
  • the worker places the unit obtained by casting the backing material 21 in a mold as described above, fills the mold with the liquid resin material, and hardens the resin material to form the outer peripheral surface of the unit.
  • the acoustic lens 20 is molded.
  • the vibrator unit 11 is manufactured by the above steps.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of the cylindrical member 12.
  • the cylindrical member 12 is configured using an insulating material.
  • the cylindrical member 12 includes a cylindrical member main body 121 and a collar 122.
  • the cylindrical member main body 121 is formed in a cylindrical shape having an outer diameter dimension slightly smaller than the inner diameter dimension of the vibrator unit 11.
  • the collar portion 122 is a portion provided at the tip of the cylindrical member main body 121 and protruding from the outer peripheral surface 12 a of the cylindrical member main body 121. More specifically, the collar portion 122 has a frusto-conical shape whose diameter increases toward the tip.
  • the maximum diameter of the outer peripheral surface 12 b of the flange portion 122 is set larger than the inner diameter of the cylindrical printed board 17.
  • the plurality of relay members 13 includes the first conductive layer 172 (the first electrode 22 for each piezoelectric element 16), all the second conductive layers 173 (the second electrode 23 for each piezoelectric element 16), and the vibrator cable It electrically connects with 14 respectively. Then, the plurality of relay members 13 respectively relay the first conductive layer 172 and all the second conductive layers 173 and the vibrator cable 14. As shown in FIG. 3 or 5, each of the plurality of relay members 13 includes a first wiring pattern 131, a second wiring pattern 132 (FIG. 5), and a flexible substrate 135 (FIG. 5). In the following, for convenience of description, the flexible substrate 135 is referred to as an FPC substrate 135.
  • the first wiring pattern 131 is a ground wiring electrically connected to the first conductive layer 172 (the first electrode 22 for each piezoelectric element 16), and is formed on the cylindrical member 12. Specifically, as shown in FIG. 3 or 5, the first wiring pattern 131 extends from the outer peripheral surface 12b of the collar portion 122 to the tip end side, and follows the inner peripheral surface 12c of the cylindrical member 12 to form a cylinder. It is formed to extend to the proximal end of the member 12. Further, the first wiring pattern 131 is formed as a solid pattern over the entire circumference in the circumferential direction surrounding the central axis Ax1 of the cylindrical member 12. The first wiring pattern 131 is electrically connected to the ground line GL (FIG. 3) that configures the vibrator cable 14 on the base end side of the cylindrical member 12. A connection method of electrically connecting the first wiring pattern 131 and the first conductive layer 172 will be described later.
  • the second wiring patterns 132 correspond to the wiring patterns according to the present invention, and the same number as the piezoelectric elements 16 (second electrodes 23) are provided.
  • the plurality of second wiring patterns 132 are signal wirings electrically connected to all the second conductive layers 173 (the second electrodes 23 for each of the piezoelectric elements 16), and the outer peripheral surface 12d of the cylindrical member 12 is formed. It is formed in (The outer peripheral surface 12a of the cylinder member main body 121, and the outer peripheral surface 12b of the collar part 122), respectively.
  • a set of five second wiring patterns 132 is regularly arranged in the circumferential direction surrounding the central axis Ax1.
  • one set (five) of the second wiring patterns 132 will be described below.
  • one set (five) of second wiring patterns 132 is arranged in the circumferential direction surrounding the central axis Ax1 on the outer peripheral surface 12d of the cylindrical member 12.
  • These one set (five) of second wiring patterns 132 each include a pattern main body 133 and a bending portion 134.
  • the pattern main body 133 extends from the outer peripheral surface 12 b of the collar portion 122 to the base end side, and traces the outer peripheral surface 12 a of the cylindrical member main body 121 and extends substantially parallel to the central axis Ax 1 to the base end side of the cylindrical member 12. .
  • the respective pattern bodies 133 in the first set (five) of the second wiring patterns 132 are arranged in the circumferential direction in which the respective end portions on the distal end side surround the central axis Ax1, and each end portion on the proximal end is the central axis They are formed to be arranged at positions shifted in the Ax1 direction. Further, the first and second wiring patterns 131 and 132 are not in contact with each other on the outer peripheral surface 12 b of the ridge portion 122, and insulation between the first and second wiring patterns 131 and 132 is secured. It can be separated by the distance it can.
  • the bent portion 134 is a portion which is bent at a substantially right angle along the circumferential direction surrounding the central axis Ax1 from the end on the proximal end side of the pattern main body 133 and extends.
  • the respective bent portions 134 in one set (five) of the second wiring patterns 132 are formed such that their end portions are arranged substantially in parallel with the central axis Ax1.
  • FIG. 6 is a view schematically showing the positional relationship between the piezoelectric element 16 and the element side connection portion 133a.
  • FIG. 6 is the figure which looked at the piezoelectric element 16 and the element side connection part 133a from the direction in alignment with central-axis Ax1.
  • the pitch angle around the central axis Ax1 of each element-side connection portion 133a is the same as the pitch angle around the central axis Ax1 of each piezoelectric element 16 It is set to become.
  • a connection method of electrically connecting the second wiring pattern 132 and the second conductive layer 173 will be described later.
  • the FPC boards 135 correspond to the extension portions according to the present invention, and the same number as the set of the second wiring patterns 132 are provided.
  • the plurality of FPC boards 135 each include a substrate 136 and a plurality (five in the present embodiment) of conductive layers 137.
  • the substrate 136 is a flexible substrate made of an insulating material such as polyimide.
  • the substrate 136 includes first and second extending portions 136a and 136b as shown in FIG.
  • the first extending portion 136a is provided on one end side of the substrate 136 and extends in one direction.
  • the second extending portion 136b is provided on the other end side of the substrate 136, and is bent from the one end of the first extending portion 136a at a predetermined angle with respect to the extending direction of the first extending portion 136a. It extends in one direction.
  • the five conductive layers 137 are arranged in the width direction of the substrate 136, and are formed to extend from one end side to the other end side of the substrate 136, respectively.
  • FIG. 7 is a view showing the extending direction of the first and second extending portions 136a and 136b. Specifically, in FIG. 7, of the entire circumference in the circumferential direction surrounding the central axis Ax1 in the cylindrical member 12, the region Ar on the side to which the vibrator cable 14 is fixed (the region on the lower side in FIG. 3) It is the figure which expanded the said whole circumference on the plane so that it might become. In FIG. 7, the second wiring pattern 132 is not shown for the convenience of description. Further, as shown in FIG. 7, the FPC board 135 has a circumferential direction in which the extending direction of the first extending portion 136a surrounds the central axis Ax1 on the outer peripheral surface 12d of the cylindrical member 12 (vertical direction in FIG.
  • each end on one end side of the substrate 136 is electrically connected to each end of each bent portion 134 in one set (five) of the second wiring patterns 132. Be done. Further, in the five conductive layers 137, the end portions on the other end side of the substrate 136 respectively correspond to the cable side connection portion 137a (FIGS. 5 and 7) according to the present invention, and constitute the vibrator cable 14 It is electrically connected to five signal lines SL (FIG. 5).
  • all the FPC boards 135 have second extension portions 136b with respect to the length dimensions of the first and second extension portions 136a and 136b and the first extension portion 136a. Are set to be different from one another. Then, in all the FPC boards 135, at least a part of each second extending portion 136b is positioned in the region Ar, and the extending direction of each second extending portion 136b is directed to the fixed position P side. It is affixed on the outer peripheral surface 12d of the cylinder member 12 in the state which each overlapped.
  • the signal line SL is electrically connected to the FPC board 135 on the outer peripheral surface 12d of the cylindrical member 12, and the fixing position P side of the vibrator cable 14 in the entire circumferential direction of the outer peripheral surface 12d.
  • the arrangement direction of the respective element side connection parts 133a in one set (five) of the second wiring patterns 132 is a circumferential direction surrounding the central axis Ax1.
  • the arrangement direction of the cable side connection portions 137a in the FPC board 135 is a direction intersecting the circumferential direction surrounding the central axis Ax1. That is, the arrangement direction of each element side connection portion 133a and the arrangement direction of each cable side connection portion 137a are set to be different.
  • the vibrator cable 14 includes signal lines SL provided in the same number as the piezoelectric elements 16, a dielectric layer (not shown) covering the signal lines SL, and a ground line GL (shield) covering the dielectric layers. It is a so-called coaxial cable provided with an insulating protective film PC (FIG. 3) covering the ground line GL.
  • FIG. 8 is a view showing the structure of the holding member 15. Specifically, FIG. 8 is a view of the holding member 15 (wiring covering portion 152) cut along a plane orthogonal to the central axis Ax1 and viewed from the base end side.
  • the holding member 15 is a member that is made of an insulating material and holds the vibrator cable 14.
  • the holding member 15 includes a holding member main body 151 (FIG. 2) and a wire covering portion 152.
  • the holding member main body 151 has a cylindrical shape having a first hole 151 a through which the vibrator cable 14 is inserted, and is a member for holding the vibrator cable 14.
  • the wire covering portion 152 is formed at one end of the holding member main body 151 in a partial region of the entire circumference in the circumferential direction surrounding the central axis Ax2 (FIGS. 3 and 8) of the holding member main body 151.
  • the wiring covering portion 152 has a circular shape in cross section and is formed in a tubular shape having a second hole portion 152 a extending along the central axis Ax 2 of the holding member main body 151.
  • the second hole 152a communicates with the first hole 151a.
  • the wiring covering portion 152 is connected to all the FPC boards 135 and is connected to the respective signal lines SL and the first wiring pattern 131 drawn to the fixed position P side, and drawn to the fixed position P side. Cover the ground line GL.
  • the holding member 15 described above is fixed to the vibrator unit 11 in a posture in which the second hole 152 a faces the area Ar on the outer peripheral surface 12 d of the cylindrical member 12 via the fixing member (not shown).
  • the central axis Ax2 does not coincide with the central axis Ax1, and is positioned closer to the outer periphery of the cylindrical member 12 in parallel to the central axis Ax1. That is, the vibrator cable 14 held by the holding member 15 is fixed on the proximal end side of the cylindrical member 12 and near the outer periphery.
  • illumination light emitted from the emission end side of the light guide 101 and the emission end of the light guide 101 is exposed along the central axis Ax1.
  • the image signal captured by the imaging unit 203 is transmitted to the endoscope observation device 4 (video processor 41) via the signal cable 201.
  • the light guide 101 and the illumination lens 102 correspond to the light guide member 100 according to the present invention. That is, the ultrasonic endoscope 2 according to the first embodiment is configured as a direct-view type endoscope that observes a direction along the central axis Ax1. In addition, not only a direct-view type endoscope, but also an oblique-view type endoscope that observes a direction intersecting at an acute angle with the central axis Ax1, and a side-view type internal vision that observes a direction orthogonal to the central axis Ax1.
  • the ultrasound endoscope 2 may be configured by a mirror.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of connecting the first and second wiring patterns 131 and 132 and the first and second conductive layers 172 and 173.
  • the worker applies an adhesive to the outer peripheral surface 12 d of the cylindrical member 12.
  • the worker rotates the rotational position of the cylindrical member 12 about the central axis Ax1 (rotational position of the plurality of element-side connection portions 133a with respect to the plurality of second conductive layers 173).
  • the proximal end side of the cylindrical member 12 is inserted into the vibrator unit 11. Then, the worker applies the ridge portion 122 to the inclined surface 171 b of the printed circuit board 17 to cure the adhesive. Thereby, the first and second wiring patterns 131 and 132 on the outer peripheral surface 12 b of the ridge portion 122 and the first and second conductive layers 172 and 173 on the inclined surface 171 b are electrically connected to each other. Subsequently, as shown by arrow A2 in FIG. 9, the worker pastes all the FPC boards 135 in which all the signal lines SL of the vibrator cable 14 are connected to the outer peripheral surface 12d of the cylindrical member 12. And electrically connect all the FPC boards 135 and the second wiring patterns 132 of all the sets. In addition, the worker connects the ground line GL of the vibrator cable 14 to the first wiring pattern 131. In addition, each process mentioned above may be performed mechanically with a manufacturing apparatus, without intervention of a person.
  • the signal line SL is electrically connected to the relay member 13 on the outer peripheral surface 12 d of the cylindrical member 12, and the entire circumference of the outer peripheral surface 12 d in the circumferential direction Among them, a part of the region Ar on the fixing position P side of the vibrator cable 14 is drawn to the fixing position P. Therefore, in comparison with a configuration in which each signal line SL constituting the vibrator cable 14 is routed from a region covering the entire circumference in the circumferential direction on the outer circumferential surface 12 d toward the fixing position P of the vibrator cable 14, The fixed position P can be set at a position close to the cylindrical member 12.
  • the length of the signal line SL routed from the outer peripheral surface of the cylindrical member 12 to the fixed position P can be shortened. Therefore, it is not necessary to make the cylinder member 12 excessively long for the purpose of preventing the disconnection of the signal line SL. Therefore, according to the ultrasonic transducer 10 according to the first embodiment, the length of the cylindrical member 12 can be shortened, and the hard length can be shortened.
  • the relay member 13 extends along the circumferential direction surrounding the central axis Ax1 on the outer circumferential surface 12d of the cylindrical member 12 and is located on the fixed position P side.
  • An FPC board 135 is provided which is bent and extended to electrically connect to the signal line SL. Therefore, the signal line SL can be easily routed from the partial area Ar on the outer peripheral surface 12 d of the cylindrical member 12 toward the fixed position P.
  • all the FPC boards 135 are pasted on the outer peripheral surface 12 d of the cylindrical member 12 in a state of being overlapped with each other.
  • the signal line SL is moved from the area Ar to the fixed position P by using the FPC board 135 while forming the second wiring pattern 132 in a wide area over the entire circumference of the outer peripheral surface 12 d of the cylindrical member 12. It can be easily turned around.
  • each end of each bent portion 134 in one set (five) of the second wiring patterns 132 is arranged substantially parallel to the central axis Ax1. Is formed. That is, since the respective end portions of the respective bent portions 134 are arranged in a straight line instead of a curved line on the outer peripheral surface 12 d of the cylindrical member 12, the work of attaching the FPC board 135 can be easily performed. .
  • the cylindrical member 12 protrudes from the cylindrical member main body 121 and the outer peripheral surface 12 a of the cylindrical member main body 121, and the central axis with respect to the plurality of piezoelectric elements 16. And a ridge portion 122 opposed in a direction along Ax1. Further, the second wiring pattern 132 is provided across the outer peripheral surface 12 a of the cylindrical member main body 121 and the outer peripheral surface 12 b of the flange portion 122.
  • the pitch angle around the central axis Ax1 of each element-side connection portion 133a and the pitch angle around the central axis Ax1 of each piezoelectric element 16 are set to be the same at an angle ⁇ .
  • the second wiring pattern 132 and the second conductive layer 173 (second Can be easily electrically connected.
  • a piezoelectric element or the like weak to heat such as a single crystal is used as the piezoelectric element 16 It is also possible to improve the degree of freedom of design.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic transducer 10A according to the second embodiment. Specifically, FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to FIG. In FIG. 10, the cylindrical member 12A is not cut off for convenience of explanation. As shown in FIG. 10, the ultrasonic transducer 10A according to the second embodiment is different from the ultrasonic transducer 10 (FIG. 3) described in the first embodiment described above in the cylindrical member 12 in shape. A different cylindrical member 12A is adopted.
  • the cylindrical member 12A adopts a cylindrical member main body 121A having a shape different from that of the cylindrical member main body 121, in contrast to the cylindrical member 12 described in the first embodiment described above.
  • the cylindrical member main body 121A includes a large diameter portion 123, a small diameter portion 124, and a connection portion 125.
  • the large diameter portion 123 is located at the tip of the cylindrical member main body 121A, has the same outer diameter as the cylindrical member main body 121 described in the first embodiment, and has a length dimension shorter than that of the cylindrical member main body 121 Have.
  • the small diameter portion 124 corresponds to the stepped portion according to the present invention.
  • the small diameter portion 124 is located at the proximal end of the cylindrical member main body 121A, and is formed in a cylindrical shape having an outer diameter size smaller than the outer diameter size of the large diameter portion 123.
  • the connection portion 125 is a truncated cone-shaped cylinder connecting the large diameter portion 123 and the small diameter portion 124. Then, in a state where the cylindrical member 12A is assembled to the vibrator unit 11, the entire cylindrical member 12A is positioned inside the vibrator unit 11.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical member main body 121A has the same shape as the inner peripheral surface of the cylindrical member main body 121 described in the first embodiment described above.
  • the second wiring patterns 132 of all the sets extend from the outer peripheral surface 12b of the collar portion 122 to the base end side, and the outer peripheral surface 12e of the large diameter portion 123 and the connection portion It is formed so as to extend to the outer peripheral surface 12 g of the small diameter portion 124 by tracing the outer peripheral surface 12 f of 125. Then, all the FPC boards 135 are attached to the outer peripheral surface 12 g of the small diameter portion 124 and electrically connected to the second wiring patterns 132 of all the sets.
  • the ultrasonic transducer 10A according to the second embodiment at the proximal end of the cylindrical member 12A, a small diameter portion 124 whose external size is smaller than other portions is provided.
  • the signal line SL is electrically connected to the second wiring pattern 132 on the outer peripheral surface 12 g of the small diameter portion 124. For this reason, there is no need to project the region to be attached from the base end of the transducer unit 11 to the base end side in consideration of the thickness of the FPC board 135 to be attached. That is, the entire cylindrical member 12A can be positioned inside the transducer unit 11. Therefore, according to the ultrasonic transducer 10A according to the second embodiment, the effect that the length of the cylindrical member 12A can be shortened and the hard length can be shortened can be suitably realized.
  • the FPC board 135 is attached to the outer peripheral surface 12g of the small diameter portion 124, the diameter of the base end side of the cylindrical member 12A can be set small even in the state where the FPC board 135 is attached. Therefore, after the FPC board 135 is attached to the outer peripheral surface 12g of the small diameter portion 124, the proximal end side of the cylindrical member 12A can be inserted into the vibrator unit 11. In other words, it is possible to attach the FPC board 135 to the outer peripheral surface 12 g of the small diameter portion 124 without the vibrator unit 11. That is, it is possible to reduce the degree of difficulty of the pasting work and to reduce the manufacturing cost.
  • FIG. 11 is a view showing the configuration of an ultrasonic transducer 10B according to the third embodiment. Specifically, FIG. 11 is a cross-sectional view corresponding to FIG. In FIG. 11, for convenience of description, the first and second electrodes 22 and 23, the short circuit groove 181, the conductive resin Re 1, the first and second conductive layers 172 and 173, and the first and second Illustration of the wiring patterns 131 and 132 is omitted.
  • the ultrasonic transducer 10B according to the third embodiment has a shape different from that of the cylindrical member 12 with respect to the ultrasonic transducer 10 (FIG. 3) described in the first embodiment described above. A different cylindrical member 12B is adopted.
  • a balloon locking portion 126 is added to the cylindrical member 12 described in the first embodiment described above.
  • the balloon locking portion 126 is integrally formed at the tip of the collar portion 122, and is formed in a cylindrical shape having an outer diameter dimension larger than the maximum diameter of the outer peripheral surface 12b of the collar portion 122.
  • the inside diameter of the balloon locking portion 126 is set to be the same as the inside diameter of the cylindrical member body 121 and the collar 122.
  • a groove portion 126a capable of locking the distal end side of the balloon capable of being filled with the ultrasonic medium is formed.
  • the specific illustration is abbreviate
  • a groove 126a to which the balloon is locked is formed on the outer peripheral surface 12h of the tip of the cylindrical member 12B.
  • the present invention should not be limited only by the above-described first to third embodiments.
  • the FPC board 135 is omitted and the signal line is directly connected to the second wiring pattern 132.
  • the SL may be electrically connected.
  • the bending portion 134 is bent at a right angle from the end of the pattern body 133 and extends, but it may be configured to bend and extend at other angles. I do not care. Further, as the second wiring pattern 132, the bent portion 134 may be omitted, and the second wiring pattern 132 may be configured only by the pattern main body 133.
  • the endoscope system 1 has both the function of generating an ultrasonic image and the function of generating an endoscopic image, but the present invention is not limited to this. It may be configured to have only the function of generating an image.
  • the endoscope system 1 is not limited to the medical field, and may be an endoscope system for observing the inside of a subject such as a mechanical structure in the industrial field.

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Abstract

超音波振動子は、絶縁性材料を用いて構成された筒部材と、筒部材の端部側でかつ外周寄りに固定された振動子ケーブルと、筒部材の外周面１２ａにそれぞれ対向して当該筒部材の中心軸を囲む周方向に沿って配列され、振動子ケーブルから入力した電気信号に応じて超音波をそれぞれ出射し、外部から入射した超音波を電気信号にそれぞれ変換する複数の圧電素子と、振動子ケーブルを構成する複数の信号線と複数の圧電素子とにそれぞれ電気的に接続し、当該複数の信号線と当該複数の圧電素子とをそれぞれ中継する複数の中継部材１３とを備える。信号線ＳＬは、筒部材の外周面１２ａ上で中継部材１３に電気的に接続するとともに、当該外周面１２ａにおける周方向の全周のうち、振動子ケーブルの固定位置Ｐ側の一部の領域Ａｒから当該固定位置Ｐに向けて引き回されている。

Description

超音波振動子及び超音波内視鏡
　本発明は、超音波振動子及び超音波内視鏡に関する。
　従来、複数の圧電素子を円筒状に規則的に配列し、放射状に超音波を送受信する電子ラジアル走査方式の超音波振動子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の超音波振動子（超音波探触子）は、円柱状の基台と、短冊形状を有し、バッキング材に固着され、基台の外周面に周回して配置された複数の圧電素子（微小圧電片）と、フレキシブル基板とを備える。
　ここで、フレキシブル基板は、一端側に複数の圧電素子の配列幅と同一幅の接続領域を有し、当該接続領域から他端側に向けて幅を拡げて延在する。また、フレキシブル基板の他端側には、振動子ケーブルと電気的に接続する複数の電極ランドが設けられている。そして、フレキシブル基板は、他端側の一部が重なり合うように巻回され、接続領域が複数の圧電素子に電気的に接続するとともに、他端側の複数の電極ランドが振動子ケーブルにそれぞれ電気的に接続する。すなわち、振動子ケーブルからの電気信号は、フレキシブル基板を介して、複数の圧電素子に入力される。これにより、複数の圧電素子は、超音波をそれぞれ出射する。また、複数の圧電素子に入射し当該複数の圧電素子にて変換された電気信号は、フレキシブル基板を介して、振動子ケーブルに出力される。
特許第２８４７５７５号公報
　ところで、超音波振動子は、例えば、柔軟で細長い挿入部を人等の被検体内に挿入し、当該被検体内を観察する超音波内視鏡に用いられる。具体的に、超音波振動子は、超音波内視鏡の挿入部の先端に設けられる。このような超音波内視鏡において、被検体内への挿入部の挿入性を向上させるためには、当該挿入部の先端における硬質部材の長さ（挿入部の長手方向の長さ）を短くする必要がある。以下、硬質部材の長さを硬質長と記載する。
　ここで、特許文献１に記載の超音波振動子では、上述した硬質部材は、基台に相当する。そして、当該超音波振動子では、挿入部を被検体内に挿入した際でのフレキシブル基板の屈曲による断線（フレキシブル基板自体の断線の他、フレキシブル基板と複数の圧電素子との接続部分の破断、フレキシブル基板と振動子ケーブルとの接続部分の破断も含む）を防止するために、基台をフレキシブル基板の他端側まで延長する必要がある。すなわち、当該超音波振動子では、硬質長を短くすることが難しい、という問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、硬質長を短くすることができる超音波振動子及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は、絶縁性材料を用いて構成された筒部材と、前記筒部材の端部側でかつ外周寄りに固定された振動子ケーブルと、前記筒部材の外周面にそれぞれ対向して当該筒部材の中心軸を囲む周方向に沿って配列され、前記振動子ケーブルから入力した電気信号に応じて超音波をそれぞれ出射するとともに、外部から入射した超音波を電気信号にそれぞれ変換する複数の圧電素子と、前記振動子ケーブルを構成する複数の信号線と前記複数の圧電素子とにそれぞれ電気的に接続し、当該複数の信号線と当該複数の圧電素子とをそれぞれ中継する複数の中継部材とを備え、前記信号線は、前記筒部材の外周面上で前記中継部材に電気的に接続するとともに、当該外周面における前記周方向の全周のうち、前記振動子ケーブルの固定位置側の一部の領域から当該固定位置に向けて引き回されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記中継部材は、前記筒部材の外周面上で前記固定位置側に延在して前記信号線に電気的に接続する延在部を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記中継部材は、前記筒部材の外周面に設けられ、前記圧電素子に電気的に接続する配線パターンと、前記筒部材の外周面上に取り付けられ、前記配線パターンと前記信号線とにそれぞれ電気的に接続して当該配線パターンと当該信号線とを中継するフレキシブル基板とを備え、前記延在部は、前記フレキシブル基板であることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記フレキシブル基板は、前記周方向に沿って延在するとともに、前記固定位置側に屈曲して延在することを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記フレキシブル基板は、隣接する他の前記フレキシブル基板との間で互いに重なり合うことを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記筒部材は、円筒形状を有し、前記配線パターンは、前記中心軸に沿って延在するパターン本体と、前記パターン本体の端部から前記一部の領域に向けて屈曲して延在するとともに、前記フレキシブル基板に電気的に接続する屈曲部とを備え、複数の前記配線パターンにおける各前記屈曲部の各端部は、前記中心軸に沿って配列されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記筒部材は、筒部材本体と、前記筒部材本体の外周面から張り出すとともに、前記複数の圧電素子に対して前記中心軸に沿う方向に対向する鍔部とを備え、前記配線パターンは、前記筒部材本体の外周面及び前記鍔部の外周面を跨いで設けられ、複数の前記配線パターンにおける前記複数の圧電素子にそれぞれ電気的に接続する素子側接続部の前記中心軸周りのピッチ角度と前記複数の圧電素子における前記中心軸周りのピッチ角度とは、同一に設定されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記筒部材の端部には、他の部位に対して外形サイズが小さい段差部が設けられ、前記信号線は、前記段差部の外周面上で前記中継部材に電気的に接続し、前記段差部の少なくとも一部は、前記複数の圧電素子で形成される筒形状の内側に位置付けられることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記筒部材における端部の外周面には、バルーンが係止される溝部が形成されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る超音波振動子では、前記複数の中継部材は、前記複数の圧電素子にそれぞれ電気的に接続する複数の素子側接続部の配列方向と、前記複数の信号線にそれぞれ電気的に接続する複数のケーブル側接続部の配列方向とが互いに異なるように構成されていることを特徴とする。
　本発明に係る超音波内視鏡は、上述した超音波振動子と、前記筒部材の内部に挿通され、被写体像を取り込む対物光学部材と、前記筒部材の内部に挿通され、被写体に照射する照明光を導光する導光部材とを備えることを特徴とする。
　本発明に係る超音波振動子及び超音波内視鏡によれば、硬質長を短くすることができる、という効果を奏する。
図１は、本実施の形態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、超音波振動子の構成を示す図である。 図３は、超音波振動子の構成を示す図である。 図４は、振動子ユニットの構成を示す図である。 図５は、筒部材の構成を示す図である。 図６は、圧電素子と素子側接続部との位置関係を模式的に示す図である。 図７は、第１，第２の延在部の延在方向を示す図である。 図８は、保持部材の構成を示す図である。 図９は、第１，第２の配線パターンと第１，第２の導電層との接続方法を説明する図である。 図１０は、本実施の形態２に係る超音波振動子の構成を示す図である。 図１１は、本実施の形態３に係る超音波振動子の構成を示す図である。
　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符号を付している。
（実施の形態１）
　〔内視鏡システムの概略構成〕
　図１は、本実施の形態１に係る内視鏡システム１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とを備える。
　超音波内視鏡２は、一部を被検体内に挿入可能とし、被検体内の体壁に向けて超音波パルス（音響パルス）を送信するとともに被検体にて反射された超音波エコーを受信してエコー信号を出力する機能、及び被検体内を撮像して画像信号を出力する機能を有する。
　なお、超音波内視鏡２の詳細な構成については、後述する。
　超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１）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では、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には、超音波内視鏡２の後述する内視鏡用コネクタ９（図１）が着脱自在に接続される。この内視鏡観察装置４は、図１に示すように、ビデオプロセッサ４１と、光源装置４２とを備える。
　ビデオプロセッサ４１は、内視鏡用コネクタ９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、ビデオプロセッサ４１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。
　光源装置４２は、内視鏡用コネクタ９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。
　表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro　Luminescence）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。
　〔超音波内視鏡の構成〕
　次に、超音波内視鏡２の構成について説明する。
　超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部６と、操作部７と、ユニバーサルコード８と、内視鏡用コネクタ９とを備える。
　なお、以下に記載する「先端側」は、挿入部６の先端側（被検体内への挿入方向の先端側）を意味する。また、以下に記載する「基端側」は、挿入部６の先端から離間する側を意味する。
　挿入部６は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部６は、図１に示すように、先端に設けられる超音波振動子１０と、当該超音波振動子１０の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部６１と、当該湾曲部６１の基端側に連結され可撓性を有する可撓管６２とを備える。
　なお、本発明の要部である超音波振動子１０の詳細な構成については、後述する。
　操作部７は、挿入部６の基端側に連結され、医師等から各種操作を受け付ける部分である。この操作部７は、図１に示すように、湾曲部６１を湾曲操作するための湾曲ノブ７１と、各種操作を行うための複数の操作部材７２とを備える。
　ユニバーサルコード８は、操作部７から延在し、光源装置４２から供給された照明光を伝送するライトガイド１０１（図３参照）、上述したパルス信号やエコー信号を伝送する振動子ケーブル１４（図３参照）、及び上述した画像信号を伝送する信号ケーブル２０１（図３参照）等が配設されたコードである。
　内視鏡用コネクタ９は、ユニバーサルコード８の端部に設けられている。そして、内視鏡用コネクタ９は、超音波ケーブル３１が接続されるとともに、内視鏡観察装置４に挿し込まれることでビデオプロセッサ４１及び光源装置４２に接続する。
　〔超音波振動子の構成〕
　次に、超音波振動子１０の構成について説明する。
　図２及び図３は、超音波振動子１０の構成を示す図である。具体的に、図２は、超音波振動子１０を基端側から見た斜視図である。図３は、振動子ユニット１１の中心軸Ａｘ１を通る平面にて超音波振動子１０を切断した断面図である。なお、図３では、説明の便宜上、第１，第２の電極２２，２３、短絡用溝部１８１、導電性樹脂Ｒｅ１、第１，第２の導電層１７２，１７３、及び第２の配線パターン１３２の図示を省略している。
　超音波振動子１０は、電子ラジアル走査方式の超音波振動子であり、円筒を形成するように規則的に配列された複数の圧電素子１６（図３）を有する。そして、超音波振動子１０は、当該円筒から放射状に超音波パルスを送信するとともに、当該円筒の中心軸Ａｘ１を中心とした３６０°の回転方向に超音波パルスを走査する。この超音波振動子１０は、図２または図３に示すように、振動子ユニット１１と、筒部材１２と、複数の中継部材１３と、振動子ケーブル１４と、保持部材１５とを備える。
　図４は、振動子ユニット１１の構成を示す図である。具体的に、図４は、図３の一部を拡大した図である。
　振動子ユニット１１は、図４に示すように、複数の圧電素子１６と、プリント基板１７と、第１，第２の音響整合層１８，１９と、音響レンズ２０と、バッキング材２１とが一体化されたユニットであり、挿入部６の挿入方向に沿う方向を中心軸Ａｘ１とする円筒形状を有する。
　複数の圧電素子１６は、中心軸Ａｘ１を囲む周方向に沿って規則的に配列される。なお、これら複数の圧電素子１６は、全て同一の形状を有し、中心軸Ａｘ１に沿って直線状に延在する直方体形状をそれぞれ有する。また、圧電素子１６の外面には、第１，第２の電極２２，２３が形成されている。
　第１の電極２２は、導電性を有する金属材料または樹脂材料で構成されたグラウンド電極であり、圧電素子１６における以下の外面に形成されている。
　すなわち、第１の電極２２は、図４に示すように、圧電素子１６の外面において、中心軸Ａｘ１に平行となり、超音波振動子１０の外表面側（中心軸Ａｘ１から離間する側）に位置する第１の面１６１の略全面に形成されている。
　第２の電極２３は、導電性を有する金属材料または樹脂材料で構成された信号電極であり、圧電素子１６における以下の外面に形成されている。
　すなわち、第２の電極２３は、図４に示すように、圧電素子１６の外面において、第１の面１６１とは反対側に位置する第２の面１６２の略全面に形成されている。
　そして、圧電素子１６は、第２の電極２３を介して入力したパルス信号（本発明に係る電気信号に相当）を超音波パルスに変換して被検体に送信する。また、圧電素子１６は、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（本発明に係る電気信号に相当）に変換して出力する。
　ここで、圧電素子１６は、ＰＭＮ－ＰＴ単結晶、ＰＭＮ－ＰＺＴ単結晶、ＰＺＮ－ＰＴ単結晶、ＰＩＮ－ＰＺＮ－ＰＴ単結晶またはリラクサー系圧電材料を用いて形成される。
　なお、ＰＭＮ－ＰＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＭＮ－ＰＺＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＺＮ－ＰＴ単結晶は、亜鉛・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＩＮ－ＰＺＮ－ＰＴ単結晶は、インジウム・ニオブ酸鉛、亜鉛・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体の略称である。リラクサー系圧電材料は、圧電定数や誘電率を増加させる目的でリラクサー材料である鉛系複合ペロブスカイトをチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に添加した三成分系圧電材料の総称である。鉛系複合ペロブスカイトは、Ｐｂ（Ｂ１、Ｂ２）Ｏ３で表され、Ｂ１はマグネシウム、亜鉛、インジウムまたはスカンジウムのいずれかであり、Ｂ２はニオブ、タンタルまたはタングステンのいずれかである。これらの材料は、優れた圧電効果を有している。このため、小型化しても電気的なインピーダンスの値を低くすることができ、第１，第２の電極２２，２３との間のインピーダンスマッチングの観点から好ましい。
　プリント基板１７は、圧電素子１６毎に設けられた第１，第２の電極２２，２３と全ての中継部材１３とをそれぞれ電気的に接続する部分である。このプリント基板１７は、図４に示すように、基板１７１と、第１の導電層１７２と、複数の第２の導電層１７３とを備える。
　基板１７１は、ポリイミド等の絶縁材料から構成された基板であり、規則的に配列された全ての圧電素子１６で形成される円筒形状と略同一の円筒状に構成されている。そして、基板１７１は、圧電素子１６に対して先端側に配置される。
　この基板１７１において、円筒状の内周面１７１ａの先端の縁部には、図４に示すように、筒部材１２における後述する鍔部１２２（図３）の外周面１２ｂ（図３）に倣い、先端側に向かうにしたがって拡径する斜面１７１ｂが形成されている。
　第１の導電層１７２は、グラウンド電極である第１の電極２２に電気的に接続するグラウンド配線であり、基板１７１における以下の外面に形成されている。
　すなわち、第１の導電層１７２は、図４に示すように、基板１７１における円筒状の外周面１７１ｃから斜面１７１ｂまで延在するように形成されている。
　複数の第２の導電層１７３は、圧電素子１６毎に設けられた信号電極である第２の電極２３にそれぞれ電気的に接続する信号配線であり、基板１７１における以下の外面に形成されている。
　すなわち、複数の第２の導電層１７３は、内周面１７１ａの周方向に沿って規則的に配列するとともに、当該内周面１７１ａから斜面１７１ｂまで延在するようにそれぞれ形成されている。なお、斜面１７１ｂ上において、第１，第２の導電層１７２，１７３は、接触しておらず、当該第１，第２の導電層１７２，１７３間の絶縁性を確保することができる距離だけ離間している。
　第１の音響整合層１８は、図４に示すように、圧電素子１６及びプリント基板１７に対して超音波振動子１０の外表面側に設けられ、円筒状に構成されている。第２の音響整合層１９は、第１の音響整合層１８とは異なる材料で構成され、第１の音響整合層１８に対して超音波振動子１０の外表面側に設けられ、円筒状に構成されている。
　より具体的に、第１，第２の音響整合層１８，１９は、圧電素子１６と被検体との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、圧電素子１６と被検体との間の音響インピーダンスをマッチングさせる部材である。
　なお、本実施の形態１では、二層の第１，第２の音響整合層１８，１９を有するものとして説明するが、圧電素子１６と被検体との特性により一層としてもよく、あるいは、三層以上としても構わない。また、音響整合層は、被検体との音響インピーダンスの整合が取れていれば、当該音響整合層を有しない超音波振動子としても構わない。
　音響レンズ２０は、例えば、シリコーン樹脂等を用いて構成され、図４に示すように、外周面が凸状に湾曲した略円筒形状を有し、振動子ユニット１１（超音波振動子１０）の外表面に位置する。そして、音響レンズ２０は、圧電素子１６から送信され、第１，第２の音響整合層１８，１９を介した超音波パルスを収束させる機能を有する。
　なお、音響レンズ２０は、任意に設けることができ、当該音響レンズ２０を有しない構成としても構わない。
　バッキング材２１は、図４に示すように、圧電素子１６及びプリント基板１７に対して超音波振動子１０の内部側に位置し、円筒状に構成されている。そして、バッキング材２１は、圧電素子１６の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる。このバッキング材２１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。
　以上説明した振動子ユニット１１は、例えば、以下に示すように製造される。
　先ず、作業者は、平板状の第２の音響整合層１９上に第１の音響整合層１８を形成する。また、作業者は、第１の音響整合層１８に対して、圧電素子１６における長手方向の両端部に対向する各位置に短絡用溝部１８１（図４）をそれぞれ形成する。さらに、作業者は、各短絡用溝部１８１に導電性樹脂Ｒｅ１（図４）を充填し、当該導電性樹脂Ｒｅ１を含めて研削することで、最終的に必要な厚さに第１の音響整合層１８を設定する。
　次に、作業者は、平板状の圧電素子用母材（図示略）における一方の板面（第１の面１６１に相当）が第１の音響整合層１８に対向する姿勢で、当該圧電素子用母材を当該第１の音響整合層１８上に貼り付ける。
　ここで、圧電素子用母材は、圧電素子１６を構成する材料を用いて形成された平板である。そして、圧電素子用母材における一方の板面（第１の面１６１に相当）全体には、第１の電極２２と同一の材料で構成された第１の薄膜（図示略）が形成されている。また、圧電素子用母材における他方の板面（第２の面１６２に相当）全体には、第２の電極２３と同一の材料で構成された第２の薄膜（図示略）が形成されている。このため、圧電素子用母材を上述したように第１の音響整合層１８上に貼り付けると、第１の薄膜は、各短絡用溝部１８１に充填された導電性樹脂Ｒｅ１に導通することとなる。
　次に、作業者は、平板状のプリント基板１７における一方の板面（外周面１７１ｃに相当）が第１の音響整合層１８に対向する姿勢で、当該プリント基板１７を上述した圧電素子用母材に隣接させて第１の音響整合層１８上に貼り付ける。そして、当該プリント基板１７を第１の音響整合層１８上に貼り付けると、第１の導電層１７２は、各短絡用溝部１８１に充填された導電性樹脂Ｒｅ１に導通し、上述した第１の薄膜に電気的に接続する。また、作業者は、全ての第２の導電層１７３と上述した第２の薄膜とをそれぞれ導電性樹脂Ｒｅ２（図４）により導通させる。
　次に、作業者は、ダイシングソー等の精密裁断機の刃を回転させながら移動させ、上述した圧電素子用母材を裁断する。その結果、全ての圧電素子１６がそれぞれ成形されるとともに、上述した第１，第２の薄膜が電気的に分断されることで圧電素子１６毎に第１，第２の電極２２，２３がそれぞれ形成される。
　次に、作業者は、上述した裁断後のユニット（第１，第２の音響整合層１８，１９、圧電素子１６、及びプリント基板１７が一体化されたユニット）を円筒状に湾曲させる。また、作業者は、当該ユニットの円筒状の内側に、バッキング材２１の注型時の堰となる一対の円環状の平板ＦＰ（図４）を圧電素子１６の長手方向に離間させてそれぞれ固着する。そして、作業者は、一対の平板ＦＰ間に液状のバッキング材を注入して、当該ユニットの円筒状の中心軸Ａｘ１を囲む周方向に当該ユニットを回転させながら液状のバッキング材を注型し、加熱硬化させて中央部に孔のある円筒状のバッキング材２１を成形する。
　次に、作業者は、上述したようにバッキング材２１を注型したユニットを型に入れ、当該型に液体状の樹脂材料を充填し、当該樹脂材料を硬化させることで当該ユニットの外周面に音響レンズ２０を成形する。
　以上の工程により、振動子ユニット１１が製造される。
　図５は、筒部材１２の構成を示す図である。
　筒部材１２は、絶縁性材料を用いて構成されている。この筒部材１２は、図５に示すように、筒部材本体１２１と、鍔部１２２とを備える。
　筒部材本体１２１は、振動子ユニット１１の内径寸法よりも若干小さい外径寸法を有する円筒状に形成されている。
　鍔部１２２は、筒部材本体１２１の先端に設けられ、当該筒部材本体１２１の外周面１２ａから張り出した部分である。より具体的に、鍔部１２２は、先端に向かうにしたがって拡径する円錐台形状を有する。なお、鍔部１２２の外周面１２ｂの最大径は、円筒状のプリント基板１７の内径寸法よりも大きく設定されている。
　複数の中継部材１３は、第１の導電層１７２（圧電素子１６毎の第１の電極２２）及び全ての第２の導電層１７３（圧電素子１６毎の第２の電極２３）と振動子ケーブル１４とにそれぞれ電気的に接続する。そして、複数の中継部材１３は、第１の導電層１７２及び全ての第２の導電層１７３と振動子ケーブル１４とをそれぞれ中継する。これら複数の中継部材１３は、図３または図５に示すように、第１の配線パターン１３１と、第２の配線パターン１３２（図５）と、フレキシブル基板１３５（図５）とをそれぞれ備える。なお、以下では、説明の便宜上、フレキシブル基板１３５をＦＰＣ基板１３５と記載する。
　第１の配線パターン１３１は、第１の導電層１７２（圧電素子１６毎の第１の電極２２）に電気的に接続するグラウンド配線であり、筒部材１２に形成されている。
　具体的に、第１の配線パターン１３１は、図３または図５に示すように、鍔部１２２の外周面１２ｂから先端側に延在し、筒部材１２の内周面１２ｃを辿って、筒部材１２の基端まで延在するように形成されている。また、第１の配線パターン１３１は、筒部材１２の中心軸Ａｘ１を囲む周方向の全周に亘ってベタパターンとして形成されている。そして、第１の配線パターン１３１は、筒部材１２の基端側において、振動子ケーブル１４を構成するグラウンド線ＧＬ（図３）に電気的に接続される。
　なお、第１の配線パターン１３１と第１の導電層１７２とを電気的に接続する接続方法については後述する。
　第２の配線パターン１３２は、本発明に係る配線パターンに相当し、圧電素子１６（第２の電極２３）と同一の数だけ設けられている。これら複数の第２の配線パターン１３２は、全ての第２の導電層１７３（圧電素子１６毎の第２の電極２３）にそれぞれ電気的に接続する信号配線であり、筒部材１２の外周面１２ｄ（筒部材本体１２１の外周面１２ａ、及び鍔部１２２の外周面１２ｂ）にそれぞれ形成されている。本実施の形態１では、全ての第２の配線パターン１３２は、５本を１組として、複数組が中心軸Ａｘ１を囲む周方向に規則的に配列されている。なお、全ての組の第２の配線パターン１３２は、それぞれ同一の形状を有しているため、以下では、１組（５本）の第２の配線パターン１３２について説明する。
　１組（５本）の第２の配線パターン１３２は、図５に示すように、筒部材１２の外周面１２ｄにおいて、中心軸Ａｘ１を囲む周方向に配列されている。これら１組（５本）の第２の配線パターン１３２は、パターン本体１３３と、屈曲部１３４とをそれぞれ備える。
　パターン本体１３３は、鍔部１２２の外周面１２ｂから基端側に延在し、筒部材本体１２１の外周面１２ａを辿って中心軸Ａｘ１に略平行に筒部材１２の基端側まで延在する。なお、１組（５本）の第２の配線パターン１３２における各パターン本体１３３は、先端側の各端部が中心軸Ａｘ１を囲む周方向に配列し、基端側の各端部が中心軸Ａｘ１方向にそれぞれずれた位置に配列するように形成されている。また、鍔部１２２の外周面１２ｂ上において、第１，第２の配線パターン１３１，１３２は、接触しておらず、当該第１，第２の配線パターン１３１，１３２間の絶縁性を確保することができる距離だけ離間している。
　屈曲部１３４は、パターン本体１３３の基端側の端部から中心軸Ａｘ１を囲む周方向に沿って略直角に屈曲して延在した部分である。なお、１組（５本）の第２の配線パターン１３２における各屈曲部１３４は、各端部が中心軸Ａｘ１に略平行に配列するように形成されている。
　そして、パターン本体１３３における先端側の端部は、第２の導電層１７３（第２の電極２３）に電気的に接続する素子側接続部１３３ａ（図５）として機能する。
　図６は、圧電素子１６と素子側接続部１３３ａとの位置関係を模式的に示す図である。具体的に、図６は、圧電素子１６と素子側接続部１３３ａとを中心軸Ａｘ１に沿う方向から見た図である。
　全ての第２の配線パターン１３２は、図６に示すように、各素子側接続部１３３ａの中心軸Ａｘ１周りのピッチ角度が各圧電素子１６における中心軸Ａｘ１周りのピッチ角度と同一の角度θとなるように設定されている。
　なお、第２の配線パターン１３２と第２の導電層１７３とを電気的に接続する接続方法については後述する。
　ＦＰＣ基板１３５は、本発明に係る延在部に相当し、第２の配線パターン１３２の組と同一の数だけ設けられている。これら複数のＦＰＣ基板１３５は、図５に示すように、基板１３６と、複数（本実施の形態では５本）の導電層１３７とをそれぞれ備える。
　基板１３６は、ポリイミド等の絶縁材料から構成された可撓性の基板である。この基板１３６は、図５に示すように、第１，第２の延在部１３６ａ，１３６ｂを備える。
　第１の延在部１３６ａは、基板１３６の一端側に設けられ、一方向に延在する。
　第２の延在部１３６ｂは、基板１３６の他端側に設けられ、第１の延在部１３６ａの一端から当該第１の延在部１３６ａの延在方向に対して所定角度、屈曲して一方向に延在する。
　５本の導電層１３７は、基板１３６の幅方向に配列するとともに、当該基板１３６の一端側から他端側に向けて延在するようにそれぞれ形成されている。
　図７は、第１，第２の延在部１３６ａ，１３６ｂの延在方向を示す図である。具体的に、図７は、筒部材１２における中心軸Ａｘ１を囲む周方向の全周のうち、振動子ケーブル１４が固定される側の領域Ａｒ（図３中、下方側の領域）が中心となるように、当該全周を平面に展開した図である。なお、図７では、説明の便宜上、第２の配線パターン１３２の図示を省略している。
　そして、ＦＰＣ基板１３５は、図７に示すように、筒部材１２の外周面１２ｄ上において、第１の延在部１３６ａの延在方向が中心軸Ａｘ１を囲む周方向（図７中、上下方向）に沿い、第２の延在部１３６ｂの延在方向が振動子ケーブル１４の固定位置Ｐ（図３，図７）側に向くように貼り付けられる。これにより、５本の導電層１３７において、基板１３６の一端側の各端部は、１組（５本）の第２の配線パターン１３２における各屈曲部１３４の各端部にそれぞれ電気的に接続される。また、５本の導電層１３７において、基板１３６の他端側の各端部は、本発明に係るケーブル側接続部１３７ａ（図５，図７）にそれぞれ相当し、振動子ケーブル１４を構成する５本の信号線ＳＬ（図５）に電気的に接続される。
　なお、全てのＦＰＣ基板１３５は、図７に示すように、第１，第２の延在部１３６ａ，１３６ｂの長さ寸法や第１の延在部１３６ａに対して第２の延在部１３６ｂが屈曲した角度がそれぞれ異なるように設定されている。そして、全てのＦＰＣ基板１３５は、各第２の延在部１３６ｂの少なくとも一部が領域Ａｒに位置するとともに、各第２の延在部１３６ｂの延在方向が固定位置Ｐ側に向くようにそれぞれ重なり合った状態で筒部材１２の外周面１２ｄ上に貼り付けられる。このため、信号線ＳＬは、筒部材１２の外周面１２ｄ上でＦＰＣ基板１３５に電気的に接続するとともに、当該外周面１２ｄにおける周方向の全周のうち、振動子ケーブル１４の固定位置Ｐ側の一部の領域Ａｒから当該固定位置Ｐに向けて引き回される。
　また、本実施の形態１では、１組（５本）の第２の配線パターン１３２における各素子側接続部１３３ａの配列方向は、中心軸Ａｘ１を囲む周方向である。一方、ＦＰＣ基板１３５における各ケーブル側接続部１３７ａの配列方向は、中心軸Ａｘ１を囲む周方向に交差する方向である。すなわち、各素子側接続部１３３ａの配列方向と各ケーブル側接続部１３７ａの配列方向とは異なるように設定されている。
　振動子ケーブル１４は、圧電素子１６と同一の数だけ設けられた信号線ＳＬと、これら信号線ＳＬを被覆する誘電層（図示略）と、誘電層を被覆するグラウンド線ＧＬ（シールド）と、グラウンド線ＧＬを被覆する絶縁性の保護皮膜ＰＣ（図３）とを備えた所謂同軸ケーブルである。
　図８は、保持部材１５の構成を示す図である。具体的に、図８は、中心軸Ａｘ１に直交する平面にて保持部材１５（配線被覆部１５２）を切断して基端側から見た図である。
　保持部材１５は、絶縁性材料で構成され、振動子ケーブル１４を保持する部材である。この保持部材１５は、図２または図８に示すように、保持部材本体１５１（図２）と、配線被覆部１５２とを備える。
　保持部材本体１５１は、振動子ケーブル１４が挿通される第１の孔部１５１ａを有する円筒形状を有し、振動子ケーブル１４を保持する部材である。すなわち、振動子ケーブル１４の固定位置Ｐは、保持部材本体１５１内に位置する（図３）。
　配線被覆部１５２は、保持部材本体１５１の一端において、当該保持部材本体１５１の中心軸Ａｘ２（図３，図８）を囲む周方向の全周のうち一部の領域に形成されている。この配線被覆部１５２は、断面視円弧形状を有するとともに、保持部材本体１５１の中心軸Ａｘ２に沿って延在する第２の孔部１５２ａを有する筒状に形成されている。なお、第２の孔部１５２ａは、第１の孔部１５１ａに連通する。そして、配線被覆部１５２は、全てのＦＰＣ基板１３５に結線されて固定位置Ｐ側に引き回された各信号線ＳＬ、及び第１の配線パターン１３１に結線されて固定位置Ｐ側に引き回されたグラウンド線ＧＬを被覆する。
　以上説明した保持部材１５は、固定部材（図示略）を介して、第２の孔部１５２ａが筒部材１２の外周面１２ｄにおける領域Ａｒに対向する姿勢で振動子ユニット１１に固定される。この際、中心軸Ａｘ２は、中心軸Ａｘ１に合致せず、当該中心軸Ａｘ１に平行な状態で筒部材１２の外周寄りに位置付けられる。すなわち、保持部材１５に保持された振動子ケーブル１４は、筒部材１２の基端側でかつ外周寄りに固定される。
　本実施の形態１では、筒部材１２内には、図３に示すように、ライトガイド１０１の出射端側、当該ライトガイド１０１の出射端から出射された照明光を中心軸Ａｘ１に沿って被検体内に照射する照明レンズ１０２、当該被検体内で反射された光（被写体像）を集光する対物光学部材２０２、当該対物光学部材２０２にて導光された被写体像を撮像する撮像部２０３、及び挿入部６の先端から中心軸Ａｘ１に沿って処置具を突出させるための処置具チャンネル３００が配設されている。そして、撮像部２０３にて撮像された画像信号は、信号ケーブル２０１を介して内視鏡観察装置４（ビデオプロセッサ４１）に伝送される。なお、ライトガイド１０１及び照明レンズ１０２は、本発明に係る導光部材１００に相当する。
　すなわち、本実施の形態１に係る超音波内視鏡２は、中心軸Ａｘ１に沿う方向を観察する直視タイプの内視鏡として構成されている。なお、直視タイプの内視鏡に限らず、中心軸Ａｘ１に対して鋭角で交差する方向を観察する斜視タイプの内視鏡や、中心軸Ａｘ１に直交する方向を観察する側視タイプの内視鏡で超音波内視鏡２を構成しても構わない。
　〔第１，第２の配線パターンと第１，第２の導電層との接続方法〕
　次に、第１，第２の配線パターン１３１，１３２と第１，第２の導電層１７２，１７３とを電気的に接続する接続方法について説明する。
　図９は、第１，第２の配線パターン１３１，１３２と第１，第２の導電層１７２，１７３との接続方法を説明する図である。
　先ず、作業者は、筒部材１２の外周面１２ｄに対して接着剤を塗布する。
　次に、作業者は、図９の矢印Ａ１に示すように、筒部材１２の中心軸Ａｘ１周りの回転位置（複数の第２の導電層１７３に対する複数の素子側接続部１３３ａの回転位置）を調整し、当該筒部材１２の基端側を振動子ユニット１１内に挿通する。そして、作業者は、鍔部１２２をプリント基板１７の斜面１７１ｂに当て付け、接着剤を硬化させる。これにより、鍔部１２２の外周面１２ｂ上の第１，第２の配線パターン１３１，１３２と斜面１７１ｂ上の第１，第２の導電層１７２，１７３とがそれぞれ互いに電気的に接続される。
　続いて、作業者は、図９の矢印Ａ２に示すように、筒部材１２の外周面１２ｄに対して、振動子ケーブル１４の全ての信号線ＳＬがそれぞれ結線された全てのＦＰＣ基板１３５を貼り付け、全てのＦＰＣ基板１３５と全ての組の第２の配線パターン１３２とを電気的に接続する。また、作業者は、振動子ケーブル１４のグラウンド線ＧＬを第１の配線パターン１３１に結線する。
　なお、上述した各工程は、人を介さずに製造装置にて機械的に行っても構わない。
　以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果がある。
　本実施の形態１に係る超音波振動子１０では、信号線ＳＬは、筒部材１２の外周面１２ｄ上で中継部材１３に電気的に接続するとともに、当該外周面１２ｄにおける周方向の全周のうち、振動子ケーブル１４の固定位置Ｐ側の一部の領域Ａｒから当該固定位置Ｐに向けて引き回されている。このため、振動子ケーブル１４を構成する各信号線ＳＬを外周面１２ｄにおける周方向の全周に亘る領域から当該振動子ケーブル１４の固定位置Ｐに向けてそれぞれ引き回した構成と比較して、当該固定位置Ｐを筒部材１２に近接した位置に設定することができる。すなわち、筒部材１２と固定位置Ｐとの位置を短くすることで、当該筒部材１２の外周面から当該固定位置Ｐまでに引き回される信号線ＳＬの長さを短くすることができる。したがって、当該信号線ＳＬの断線を防止することを目的として、筒部材１２を余計に長くする必要がない。
　したがって、本実施の形態１に係る超音波振動子１０によれば、筒部材１２の長さを短くし、硬質長を短くすることができる、という効果を奏する。
　また、本実施の形態１に係る超音波振動子１０では、中継部材１３は、筒部材１２の外周面１２ｄ上で中心軸Ａｘ１を囲む周方向に沿って延在するとともに、固定位置Ｐ側に屈曲して延在して信号線ＳＬに電気的に接続するＦＰＣ基板１３５を備える。このため、信号線ＳＬを筒部材１２の外周面１２ｄにおける一部の領域Ａｒから固定位置Ｐに向けて容易に引き回すことができる。
　特に、全てのＦＰＣ基板１３５は、それぞれ重なり合った状態で筒部材１２の外周面１２ｄ上で貼り付けられる。このため、第２の配線パターン１３２としては筒部材１２の外周面１２ｄの全周に亘る広い領域に形成しながら、ＦＰＣ基板１３５を利用することで、信号線ＳＬを領域Ａｒから固定位置Ｐに向けて容易に引き回すことができる。
　また、本実施の形態１に係る超音波振動子１０では、１組（５本）の第２の配線パターン１３２における各屈曲部１３４の各端部は、中心軸Ａｘ１に略平行に配列するように形成されている。すなわち、当該各屈曲部１３４の各端部が筒部材１２の外周面１２ｄ上で湾曲した曲線状ではなく直線状に配列しているため、ＦＰＣ基板１３５の貼り付け作業を容易に行うことができる。
　また、本実施の形態１に係る超音波振動子１０では、筒部材１２は、筒部材本体１２１と、筒部材本体１２１の外周面１２ａから張り出すとともに、複数の圧電素子１６に対して中心軸Ａｘ１に沿う方向に対向する鍔部１２２とを備える。また、第２の配線パターン１３２は、筒部材本体１２１の外周面１２ａ及び鍔部１２２の外周面１２ｂを跨いで設けられている。そして、各素子側接続部１３３ａの中心軸Ａｘ１周りのピッチ角度と各圧電素子１６における中心軸Ａｘ１周りのピッチ角度とは、角度θで同一となるように設定されている。このため、筒部材１２の中心軸Ａｘ１周りの回転位置を調整し、鍔部１２２をプリント基板１７の斜面１７１ｂに当て付けるだけで、第２の配線パターン１３２と第２の導電層１７３（第２の電極２３）とを容易に電気的に接続することができる。また、第２の配線パターン１３２と第２の導電層１７３（第２の電極２３）との接合に熱を利用しないため、圧電素子１６として単結晶等の熱に弱い圧電素子等を利用することも可能となり、設計の自由度を向上させることができる。
（実施の形態２）
　次に、本実施の形態２について説明する。
　以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
　図１０は、本実施の形態２に係る超音波振動子１０Ａの構成を示す図である。具体的に、図１０は、図３に対応した断面図である。なお、図１０では、説明の便宜上、筒部材１２Ａについては切断していない。
　本実施の形態２に係る超音波振動子１０Ａは、図１０に示すように、上述した実施の形態１で説明した超音波振動子１０（図３）に対して、筒部材１２とは形状の異なる筒部材１２Ａを採用している。
　筒部材１２Ａは、上述した実施の形態１で説明した筒部材１２に対して、筒部材本体１２１とは形状の異なる筒部材本体１２１Ａを採用している。
　筒部材本体１２１Ａは、図１０に示すように、大径部１２３と、小径部１２４と、接続部１２５とを備える。
　大径部１２３は、筒部材本体１２１Ａの先端に位置し、上述した実施の形態１で説明した筒部材本体１２１と同一の外径寸法を有するとともに、当該筒部材本体１２１よりも短い長さ寸法を有する。
　小径部１２４は、本発明に係る段差部に相当する。この小径部１２４は、筒部材本体１２１Ａの基端に位置し、大径部１２３の外径寸法よりも小さい外径寸法を有する円筒状に形成されている。
　接続部１２５は、大径部１２３と小径部１２４とを接続する円錐台状の筒体である。
　そして、振動子ユニット１１に対して筒部材１２Ａを組み付けた状態では、当該筒部材１２Ａの全体は、当該振動子ユニット１１の内側に位置付けられる。
　なお、筒部材本体１２１Ａの内周面は、上述した実施の形態１で説明した筒部材本体１２１の内周面と同一の形状を有する。
　ここで、全ての組の第２の配線パターン１３２は、図１０に示すように、鍔部１２２の外周面１２ｂから基端側に延在し、大径部１２３の外周面１２ｅ、及び接続部１２５の外周面１２ｆを辿って、小径部１２４の外周面１２ｇまで延在するようにそれぞれ形成されている。そして、全てのＦＰＣ基板１３５は、小径部１２４の外周面１２ｇ上にそれぞれ貼り付けられ、全ての組の第２の配線パターン１３２に電気的に接続する。
　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と同様の効果の他、以下の効果がある。
　本実施の形態２に係る超音波振動子１０Ａでは、筒部材１２Ａの基端には、他の部位に対して外形サイズが小さい小径部１２４が設けられている。また、信号線ＳＬは、小径部１２４の外周面１２ｇ上で第２の配線パターン１３２に電気的に接続する。このため、貼り付けられるＦＰＣ基板１３５の厚みを考慮して、当該貼り付けられる領域を振動子ユニット１１の基端から基端側に張り出す必要がない。すなわち、筒部材１２Ａ全体を振動子ユニット１１の内側に位置付けることができる。
　したがって、本実施の形態２に係る超音波振動子１０Ａによれば、筒部材１２Ａの長さを短くし、硬質長を短くすることができる、という効果を好適に実現することができる。
　また、ＦＰＣ基板１３５が小径部１２４の外周面１２ｇに貼り付けられるため、当該ＦＰＣ基板１３５が貼り付けられた状態でも筒部材１２Ａの基端側の径を小さい状態に設定することができる。このため、小径部１２４の外周面１２ｇに対してＦＰＣ基板１３５を貼り付けた後に、筒部材１２Ａの基端側を振動子ユニット１１内に挿通することも可能となる。言い換えれば、振動子ユニット１１がない状態で、小径部１２４の外周面１２ｇに対してＦＰＣ基板１３５を貼り付けることが可能となる。すなわち、当該貼り付け作業の難易度を低減し、製造コストを低減することが可能となる。
（実施の形態３）
　次に、本実施の形態３について説明する。
　以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
　図１１は、本実施の形態３に係る超音波振動子１０Ｂの構成を示す図である。具体的に、図１１は、図３に対応した断面図である。なお、図１１では、説明の便宜上、第１，第２の電極２２，２３、短絡用溝部１８１、導電性樹脂Ｒｅ１、第１，第２の導電層１７２，１７３、及び第１，第２の配線パターン１３１，１３２の図示を省略している。
　本実施の形態３に係る超音波振動子１０Ｂは、図１１に示すように、上述した実施の形態１で説明した超音波振動子１０（図３）に対して、筒部材１２とは形状の異なる筒部材１２Ｂを採用している。
　筒部材１２Ｂは、図１１に示すように、上述した実施の形態１で説明した筒部材１２に対して、バルーン係止部１２６が追加されている。
　バルーン係止部１２６は、鍔部１２２の先端に一体形成され、当該鍔部１２２の外周面１２ｂの最大径よりも大きい外径寸法を有する円筒状に形成されている。なお、バルーン係止部１２６の内径寸法は、筒部材本体１２１及び鍔部１２２の内径寸法と同一に設定されている。そして、バルーン係止部１２６の外周面１２ｈには、超音波媒体を充填可能なバルーンの先端側を係止可能な溝部１２６ａが形成されている。バルーンの基端側については、具体的な図示は省略したが、筒部材１２Ｂとは別部材のバルーン係止部材により係止される。
　以上説明した本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果がある。
　本実施の形態３に係る超音波振動子１０Ｂでは、筒部材１２Ｂにおける先端の外周面１２ｈには、バルーンが係止される溝部１２６ａが形成されている。このため、筒部材とバルーン係止部とを別体で構成した場合と比較して、当該筒部材と当該バルーン係止部との組み付け作業を省略し、製造コストを低減することができる。
（その他の実施形態）
　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１～３によってのみ限定されるべきものではない。
　上述した実施の形態１～３において、信号線ＳＬが領域Ａｒから固定位置Ｐに向けて引き回された構成であれば、ＦＰＣ基板１３５を省略し、第２の配線パターン１３２に直接、信号線ＳＬを電気的に接続しても構わない。
　上述した実施の形態１～３において、屈曲部１３４は、パターン本体１３３の端部から直角に屈曲して延在していたが、その他の角度で屈曲して延在するように構成しても構わない。また、第２の配線パターン１３２として、当該屈曲部１３４を省略し、パターン本体１３３のみで構成しても構わない。
　上述した実施の形態１～３では、内視鏡システム１は、超音波画像を生成する機能、及び内視鏡画像を生成する機能の双方を有していたが、これに限らず、超音波画像を生成する機能のみを有する構成としても構わない。
　上述した実施の形態１～３において、内視鏡システム１は、医療分野に限らず、工業分野において、機械構造物等の被検体の内部を観察する内視鏡システムとしても構わない。
　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　挿入部
　７　操作部
　８　ユニバーサルコード
　９　内視鏡用コネクタ
　１０，１０Ａ，１０Ｂ　超音波振動子
　１１　振動子ユニット
　１２，１２Ａ，１２Ｂ　筒部材
　１２ａ，１２ｂ，１２ｄ～１２ｈ　外周面
　１２ｃ　内周面
　１３　中継部材
　１４　振動子ケーブル
　１５　保持部材
　１６　圧電素子
　１７　プリント基板
　１８　第１の音響整合層
　１９　第２の音響整合層
　２０　音響レンズ
　２１　バッキング材
　２２　第１の電極
　２３　第２の電極
　３１　超音波ケーブル
　４１　ビデオプロセッサ
　４２　光源装置
　６１　湾曲部
　６２　可撓管
　７１　湾曲ノブ
　７２　操作部材
　１００　導光部材
　１０１　ライトガイド
　１０２　照明レンズ
　１２１，１２１Ａ　筒部材本体
　１２２　鍔部
　１２３　大径部
　１２４　小径部
　１２５　接続部
　１２６　バルーン係止部
　１２６ａ　溝部
　１３１　第１の配線パターン
　１３２　第２の配線パターン
　１３３　パターン本体
　１３３ａ　素子側接続部
　１３４　屈曲部
　１３５　ＦＰＣ基板
　１３６　基板
　１３６ａ　第１の延在部
　１３６ｂ　第２の延在部
　１３７　導電層
　１３７ａ　ケーブル側接続部
　１５１　保持部材本体
　１５１ａ　第１の孔部
　１５２　配線被覆部
　１５２ａ　第２の孔部
　１６１　第１の面
　１６２　第２の面
　１７１　基板
　１７１ａ　内周面
　１７１ｂ　斜面
　１７１ｃ　外周面
　１７２　第１の導電層
　１７３　第２の導電層
　１８１　短絡用溝部
　２０１　信号ケーブル
　２０２　対物光学部材
　２０３　撮像部
　３００　処置具チャンネル
　Ａ１，Ａ２　矢印
　Ａｒ　領域
　Ａｘ１，Ａｘ２　中心軸
　ＦＰ　平板
　ＧＬ　グラウンド線
　Ｐ　固定位置
　ＰＣ　保護皮膜
　Ｒｅ１，Ｒｅ２　導電性樹脂
　ＳＬ　信号線
　θ　角度

Claims (11)

  1. 　絶縁性材料を用いて構成された筒部材と、
    　前記筒部材の端部側でかつ外周寄りに固定された振動子ケーブルと、
    　前記筒部材の外周面にそれぞれ対向して当該筒部材の中心軸を囲む周方向に沿って配列され、前記振動子ケーブルから入力した電気信号に応じて超音波をそれぞれ出射するとともに、外部から入射した超音波を電気信号にそれぞれ変換する複数の圧電素子と、
    　前記振動子ケーブルを構成する複数の信号線と前記複数の圧電素子とにそれぞれ電気的に接続し、当該複数の信号線と当該複数の圧電素子とをそれぞれ中継する複数の中継部材とを備え、
    　前記信号線は、
    　前記筒部材の外周面上で前記中継部材に電気的に接続するとともに、当該外周面における前記周方向の全周のうち、前記振動子ケーブルの固定位置側の一部の領域から当該固定位置に向けて引き回されている
    　ことを特徴とする超音波振動子。
  2. 　前記中継部材は、
    　前記筒部材の外周面上で前記固定位置側に延在して前記信号線に電気的に接続する延在部を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  3. 　前記中継部材は、
    　前記筒部材の外周面に設けられ、前記圧電素子に電気的に接続する配線パターンと、
    　前記筒部材の外周面上に取り付けられ、前記配線パターンと前記信号線とにそれぞれ電気的に接続して当該配線パターンと当該信号線とを中継するフレキシブル基板とを備え、
    　前記延在部は、
    　前記フレキシブル基板である
    　ことを特徴とする請求項２に記載の超音波振動子。
  4. 　前記フレキシブル基板は、
    　前記周方向に沿って延在するとともに、前記固定位置側に屈曲して延在する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子。
  5. 　前記フレキシブル基板は、
    　隣接する他の前記フレキシブル基板との間で互いに重なり合う
    　ことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子。
  6. 　前記筒部材は、
    　円筒形状を有し、
    　前記配線パターンは、
    　前記中心軸に沿って延在するパターン本体と、
    　前記パターン本体の端部から前記一部の領域に向けて屈曲して延在するとともに、前記フレキシブル基板に電気的に接続する屈曲部とを備え、
    　複数の前記配線パターンにおける各前記屈曲部の各端部は、
    　前記中心軸に沿って配列されている
    　ことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子。
  7. 　前記筒部材は、
    　筒部材本体と、
    　前記筒部材本体の外周面から張り出すとともに、前記複数の圧電素子に対して前記中心軸に沿う方向に対向する鍔部とを備え、
    　前記配線パターンは、
    　前記筒部材本体の外周面及び前記鍔部の外周面を跨いで設けられ、
    　複数の前記配線パターンにおける前記複数の圧電素子にそれぞれ電気的に接続する複数の素子側接続部の前記中心軸周りのピッチ角度と前記複数の圧電素子における前記中心軸周りのピッチ角度とは、同一に設定されている
    　ことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子。
  8. 　前記筒部材の端部には、
    　他の部位に対して外形サイズが小さい段差部が設けられ、
    　前記信号線は、
    　前記段差部の外周面上で前記中継部材に電気的に接続し、
    　前記段差部の少なくとも一部は、
    　前記複数の圧電素子で形成される筒形状の内側に位置付けられる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  9. 　前記筒部材における端部の外周面には、
    　バルーンが係止される溝部が形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  10. 　前記複数の中継部材は、
    　前記複数の圧電素子にそれぞれ電気的に接続する複数の素子側接続部の配列方向と、前記複数の信号線にそれぞれ電気的に接続する複数のケーブル側接続部の配列方向とが互いに異なるように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
  11. 　請求項１に記載の超音波振動子と、
    　前記筒部材の内部に挿通され、被写体像を取り込む対物光学部材と、
    　前記筒部材の内部に挿通され、被写体に照射する照明光を導光する導光部材とを備える
    　ことを特徴とする超音波内視鏡。
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