WO2022208807A1 - 超音波振動子アレイ、内視鏡および超音波振動子アレイの製造方法 - Google Patents

超音波振動子アレイ、内視鏡および超音波振動子アレイの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明に係る超音波振動子アレイは、超音波を送受信する複数の超音波振動子を並べてなる振動子群と、振動子群と外部の装置とを電気的に接続し、該振動子群および外部の装置が授受する信号を伝送する信号線と、一端側が分岐してなる屈曲自在な中継基板であって、該一端側が前記超音波振動子とそれぞれ接続するとともに、他端側が信号線と接続して超音波振動子と信号線との間の信号の送受信を中継する中継基板と、を備え、中継基板の一端側において分岐した各部は、複数の超音波振動子の配列方向に延びる。

Description

超音波振動子アレイ、内視鏡および超音波振動子アレイの製造方法
　本発明は、超音波振動子アレイ、内視鏡および超音波振動子アレイの製造方法に関する。
　従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、例えば先端に撮像素子や超音波素子等が設けられ、被検体内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、挿入部の基端側にケーブルを経由して接続され、素子が生成した信号に画像処理を施して画像を表示部等に表示させる処理装置と、を備える。
　超音波素子は、複数の超音波振動子を備える。各超音波振動子は、内視鏡の先端部において、超音波ケーブルを経由して処理装置と電気的に接続する（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、各超音波振動子と超音波ケーブルの信号線とが、フレキシブル基板を経由して電気的に接続される。
国際公開第２０１７／１６９３７４号
　特許文献１では、超音波振動子の配列方向と交差する方向からフレキシブル基板を接続している。この際、超音波振動子列のばらつきや、組み立て時の治具等に起因するばらつきによって、フレキシブル基板の各電極と各超音波振動子との接続位置がずれる場合があった。電極と超音波振動子との接続位置がずれると、超音波振動子が生成した信号を伝送する際の質が低下するおそれがあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波素子の品質低下の可能性を抑制することができる超音波振動子アレイ、内視鏡および超音波振動子アレイの製造方法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アレイは、超音波を送受信する複数の超音波振動子を並べてなる振動子群と、前記振動子群と外部の装置とを電気的に接続し、該振動子群および外部の装置が授受する信号を伝送する信号線と、一端側が分岐してなる屈曲自在な中継基板であって、該一端側が前記超音波振動子とそれぞれ接続するとともに、他端側が前記信号線と接続して前記超音波振動子と前記信号線との間の信号の送受信を中継する中継基板と、を備え、前記中継基板の一端側において分岐した各部は、前記複数の超音波振動子の配列方向に延びる。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイは、上記発明において、前記中継基板は、一端側が二股に分岐した構造をなし、前記複数の超音波振動子のうちの一部の超音波振動子と接続する第１延在部と、前記複数の超音波振動子のうちの他の超音波振動子と接続する第２延在部と、前記信号線と接続するとともに、該信号線と接続する側と反対側において前記第１および第２延在部に連結する接続部と、を有する。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイは、上記発明において、前記超音波振動子は、柱状をなして延び、配列方向で隣り合う超音波振動子は、当該超音波振動子の長手方向の一端側と前記他端側とに、互いに反対側に電極が設けられ、前記中継基板は、前記第１および第２延在部が、前記配列方向で交互に前記超音波振動子にそれぞれ接続する。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイは、上記発明において、前記第１および第２延在部は、各超音波振動子に接続する複数の電極部を有し、前記電極部は、フライングリード構造をなす。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイは、上記発明において、前記超音波振動子は、柱状をなして延び、整列方向で隣り合う超音波振動子は、当該超音波振動子の長手方向の一端側と前記他端側とに、互いに反対側に電極が設けられ、前記中継基板は、前記第１延在部の延伸方向に延び、第２の電極部を有する第３延在部と、前記第２延在部の延伸方向に延び、第３の電極部を有する第４延在部と、前記第１延在部と前記第３延在部とを連結する第１連結部と、前記第２延在部と前記第４延在部とを連結する第２連結部と、を有する。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイは、上記発明において、前記振動子群は、前記複数の超音波振動子がアーチ状に湾曲して整列され、前記中継基板の分岐した各部は、前記複数の超音波振動子の整列方向に倣ってアーチ状に湾曲し、前記振動子群が描く弧の内周側に接続する。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイは、上記発明において、前記超音波振動子と前記中継基板とは、導電性接着剤を用いて接着される。
　また、本発明に係る内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端に設けられ、超音波を送受信する複数の超音波振動子を並べてなる振動子群、前記振動子群と外部の装置とを電気的に接続し、該振動子群および外部の装置が授受する信号を伝送する信号線、および、一端側が分岐してなる屈曲自在な中継基板であって、該一端側が前記超音波振動子とそれぞれ接続するとともに、他端側が前記信号線と接続して前記超音波振動子と前記信号線との間の信号の送受信を中継する中継基板を備え、前記中継基板の一端側において、分岐した各部は、前記複数の超音波振動子の配列方向に延びる、超音波振動子アレイと、を備える。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイの製造方法は、一端側が分岐してなる屈曲自在な中継基板の分岐した各部を、超音波を送受信する複数の超音波振動子に対して、当該複数の超音波振動子の配列方向に配置し、前記超音波振動子と、前記中継基板とを電気的に接続する。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイの製造方法は、上記発明において、前記超音波振動子と前記中継基板とを、導電性接着剤を用いて接着する。
　また、本発明に係る超音波振動子アレイは、超音波を送受信する複数の超音波振動子を並べてなる振動子群と、前記振動子群と外部の装置とを電気的に接続し、該振動子群および外部の装置が授受する信号を伝送する信号線と、一端側が前記超音波振動子とそれぞれ接続するとともに、他端側が前記信号線と接続して前記超音波振動子と前記信号線との間の信号の送受信を中継する中継基板と、を備え、前記中継基板は、前記超音波振動子の一部を露出させる開口部を有し、前記開口部の周囲のうち、前記超音波振動子の配列方向に延びる部分において、前記超音波振動子と電気的に接続する。
　本発明によれば、超音波素子の品質低下の可能性を抑制することができ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に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの構成を模式的に示す斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの構成を示す断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの中継基板の構成を示す平面図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの製造方法を説明するための図（その１）である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの製造方法を説明するための図（その２）である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの製造方法を説明するための図（その３）である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図（その１）である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図（その２）である。 図１１は、本発明の実施の形態２の変形例に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図（その１）である。 図１２は、本発明の実施の形態２の変形例に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図（その２）である。 図１３は、本発明の実施の形態３に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図（その１）である。 図１４は、本発明の実施の形態４に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態５に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態６に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部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、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、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、呼吸器のいずれかの撮像を行うことが可能である。超音波内視鏡２は、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、後述する光ファイバケーブル６１によって導光される光が供給され、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。また、超音波内視鏡２は、消化管や、呼吸器の周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）に対して、超音波を送信し、該周辺臓器で反射した超音波を受信する。
　超音波内視鏡２は、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、先端側に設けられ、振動子部７を含む硬性の先端部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、後述する信号線（信号線８１）を含む、各種信号を伝送する複数の信号線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。
　振動子部７は、複数の超音波振動子（振動子群）をアレイ状に配列してなる。超音波振動子は、圧電素子を用いて構成される。振動子部７は、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることによって、電子的に走査させるコンベックス型の超音波振動子アレイを構成する。振動子部７は、パルス信号の入力によって超音波振動子が振動することによって観測対象に超音波を照射する。また、観測対象から戻った超音波は、各超音波振動子に伝わる。超音波振動子は、超音波によって振動し、該振動を電気的なエコー信号に変換して超音波観測装置３に出力する。
　操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等のユーザ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、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、外部超音波信号ケーブル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、外部超音波信号ケーブル３１を経由して超音波内視鏡２に電気的に接続し、外部超音波信号ケーブル３１を経由して超音波内視鏡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データを生成する。
　内視鏡観察装置４は、ビデオケーブル４１を経由して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１を経由して超音波内視鏡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データを生成する。
　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を経由して超音波内視鏡２に接続し、光ファイバケーブル６１を経由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。
　図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡２の挿入部２１の先端構成を模式的に示す斜視図である。先端部２１１は、振動子部７を保持する超音波振動子モジュール２１４と、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２１５ａ、撮像素子、および、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ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の長手軸に対して傾斜し、処置具が処置具突出口２１５ｃから長手軸に対して傾斜した方向に突出して設けられている。ここでいう長手軸とは、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、長手軸は、一定した直線をなす軸である。
　続いて、挿入部２１の先端部２１１における振動子部７の構成について、図３～図５を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの構成を模式的に示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの構成を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの中継基板の構成を示す平面図である。
　超音波振動子モジュール２１４は、振動子部７と、振動子部７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し、振動子部７と内部超音波信号ケーブル８との間の電気的な接続を中継する中継基板９とが、筐体に収容されてなる。振動子部７、内部超音波信号ケーブル８および中継基板９によって、超音波振動子アレイが構成される。なお、内部超音波ケーブル８の代わりに、長尺かつ屈曲自在なフレキシブルプリント回路基板（Flexible　Printed　Circuits：ＦＰＣ）を用いる形態であってもよい。
　振動子部７は、中継基板９を経て内部超音波信号ケーブル８に接続する。内部超音波信号ケーブル８は、外部超音波信号ケーブル３１と電気的に接続する。内部超音波信号ケーブル８は、複数の信号線８１を有している。各信号線８１は、中継基板９を経由して対応する超音波振動子７１と電気的に接続している。なお、図３では、説明のために簡略化した構成を図示しているが、実際の同軸線は、圧電素子の数に応じて設けられる。
　振動子部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超音波振動子７１（以下、単に振動子７１ともいう）１と、当該振動子部７の外表面をなす音響レンズ７２と、振動子７１と音響レンズ７２との間に設けられる音響整合層７３と、振動子７１の音響整合層７３と反対側に設けられるバッキング材７４とを備える（図４参照）。各振動子７１は、中継基板９と電気的に接続する。
　中継基板９は、一方の端部側が二股に分岐してなり、該分岐する側において振動子７１と接続し、他方の端部側において内部超音波信号ケーブル８と接続する。中継基板９は、第１延在部９１、第２延在部９２および接続部９３を有する（図５参照）。中継基板９は、ＦＰＣを用いて構成される。中継基板９は、例えば、ポリイミドを用いて形成される基板に配線パターンを設けてなる。中継基板９を構成する基板は、例えば複数の基材を積層して構成される。各層には、それぞれ所定の配線パターンが形成される。また、基材の最外層の表面には、例えばカバーレイが設けられる。以下、最も広い面積を有する面を「主面」という。
　第１延在部９１は、振動子７１の長手方向の一端側に設けられ、該振動子７１の配列方向に延び、一部の振動子７１に接続する。第１延在部９１には、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９１１（第１の電極部）が形成される。
　第２延在部９２は、振動子７１の長手方向の他端側に設けられ、該振動子７１の配列方向に延び、第１延在部９１と接続する振動子７１とは異なる振動子７１に接続する。第２延在部９２には、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９２１（第２の電極部）が形成される。各電極部９１１、９２１は、互いに異なる振動子７１と接続する。
　接続部９３は、一端側が第１延在部９１および第２延在部９２に接続するとともに、他端側が内部超音波信号ケーブル８に接続する。接続部９３には、信号線８１とそれぞれ接続する複数の電極部９３１、９３２（第３の電極部）が形成される。電極部９３１、９３２は、中継基板９において、互いに異なる表面であって、互いに対をなす主面に露出する。図５では、電極部９３１が、電極部９１１、９２１が露出する表面とは反対側の表面に露出し、電極部９３２が、電極部９１１、９２１が露出する表面と同じ側の表面に露出する。
　中継基板９において、第１延在部９１は、接続部９３の、電極部９３１、９３２が形成される側と反対側の端部であって、電極部９３１（または９３２）の配列方向の一端側に接続する。また、第２延在部９２は、接続部９３の、電極部９３１、９３２が形成される側と反対側の端部であって、電極部９３１（または９３２）の配列方向の他端側に接続する。第１延在部９１および第２延在部９２は、振動子７１が超音波を送受信する領域（有効領域）から外れた位置に設けられることが好ましい。図５に示す中継基板９は、主面がＣ字状をなす例を示しているが、第１延在部９１および第２延在部９２の配置（接続部９３への接続位置）は、これに限らない。
　次に、超音波内視鏡２の製造時における、超音波振動子アレイの製造方法について、図５～図８を参照して説明する。図６～図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの製造方法を説明するための図である。図６は、振動子７１と第１延在部９１との接続部分を示す断面図であって、振動子７１の長手方向と直交する平面を切断面とする断面図である。なお、以下の図６～図８では、信号線８１や基板上の電極等の一部を省略して図示している。
　まず、中継基板９の電極部９３１、９３２に、信号線８１を接続する（図５参照）。電極部９３１、９３２は、中継基板９の主面と直交する方向から見た平面視において、交互に配置される。この配置によって、隣り合う電極部９３１同士、電極部９３２同士の間隔を大きくとることができる。
　中継基板９に信号線８１を接続した後、整列された各振動子７１に、対応する電極部９１１、９２１を配置する。この際、電極部９１１は、整列方向で隣り合う振動子７１とは連続して接続しない。また、電極部９２１においても、整列方向で隣り合う振動子７１とは連続して接続しない。すなわち、整列した振動子７１は、電極部９１１、９２１と交互に接続する。
　振動子７１に電極部９１１、９２１を配置した後、振動子７１に形成される電極７１１と、電極部９１１、９２１とを接続する（図６参照）。電極部９１１、９２１または電極７１１には、予め接着剤９４が塗布されており、熱圧着によって接着剤９４が電極部９１１、９２１と電極７１１とを固着する。接着剤９４は、導電性を有する材料を用いて形成され、熱によって固化する。接着剤９４としては、異方導電ペースト（Anisotropic　Conductive　Paste：ＡＣＰ）が挙げられる。なお、各振動子７１と中継基板９との間に形成される空間全体には、導電性を有しない接着剤１９４が充填されている。
　実際の製造順としては、予め弧状に成形された音響整合層７３に振動子７１を積層し、続いて中継基板９の電極部９１１、９２１に、振動子７１に形成される電極７１１を接続する。その後、予め弧状に成形された部分を有するブロックとして形成されたバッキング材７４（図４参照）と中継基板９（振動子７１をそれぞれ取り付けたもの）とを接着する。
　なお、中継基板９に振動子７１を取り付けた後、音響整合層７３を配設し（予め弧状に成形された音響整合層７３に、中継基板９を接続した振動子７１を配置することによって、振動子群が弧状に並ぶ：図７参照）、その後、バッキング材７４を配設する方法や、振動子７１に電極部９１１、９２１を接続する前に、振動子７１に音響整合層７３を配設する方法を採用してもよい。
　音響整合層７３およびバッキング材７４を配設後、音響整合層７３およびバッキング材７４を音響レンズ７２によって覆う（図８参照）。以上説明した処理によって、図３に示す超音波振動子アレイが作製される。
　なお、中継基板９と信号線８１との接続は、中継基板９と振動子７１との接続前に限らず、中継基板９と振動子７１との接続後に実施してもよいし、音響整合層７３およびバッキング材７４を配設後に実施してもよい。
　以上説明した実施の形態１は、振動子７１と信号線８１との間の信号伝送を中継する中継基板９において、振動子７１と接続する側の端部を二股構造とし、該二股構造をなす第１延在部９１および第２延在部９２に形成される電極部９１１、９２１を各振動子７１に接続する。振動子７１への接続を二手に分けることによって、電極間の距離を大きくとることができる。電極部間の距離を大きくとることによって、振動子７１を取り付けた中継基板９を弧状に成形するために湾曲させる際、各振動子７１と、中継基板９に設けた電極部（電極部９１１、９２１）との動きのずれを、分岐した二股各々で吸収することができ、その結果、電極部９１１、９２１と各振動子７１との接続位置のずれが抑制される。本実施の形態１によれば、電極部９１１、９２１の振動子７１への接続位置のずれを抑制することによって、接続位置のずれに起因する断線やショート等が発生する可能性を一層確実に防止することができ、その結果、超音波振動子の品質低下の可能性を抑制することに繋がる。
　さらに、本実施の形態１によれば、第１延在部９１および第２延在部９２によって、整列した振動子７１に対して交互に接続する構成であるため、電極部間の距離を確保しつつ、振動子７１の間隔を狭めることができる。さらに、各延在部の電極部間の距離を大きく確保できれば、信号線８１に起因するノイズを抑制したり、短絡を抑制したりすることができる。
　また、本実施の形態１によれば、中継基板９を二股とすることによって、振動子７１間の隙間にバッキング材７４が充填され、超音波の不要な反射が抑制される。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について、図９および図１０を参照して説明する。図９および図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。図１０は、振動子７１と第１延在部９１Ａとの接続部分を示す断面図であって、振動子７１の長手方向と直交する平面を切断面とする断面図である。本実施の形態２に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム１の中継基板を変えた以外は、同じ構成である。本実施の形態２では、上述した実施の形態１の中継基板９に代えて中継基板９Ａを備える。以下、上述した実施の形態１とは異なる構成（中継基板９Ａ）について説明する。
　中継基板９Ａは、一方の端部側が分岐してなり、該分岐する側において振動子７１と接続し、他方の端部側において内部超音波信号ケーブル８と接続する。中継基板９Ａは、第１延在部９１Ａ、第２延在部９２Ａおよび接続部９３を有する（図９参照）。中継基板９Ａは、上述した中継基板９と同様に、屈曲自在なＦＰＣを用いて構成される。
　第１延在部９１Ａは、振動子７１の長手方向の一端側に設けられ、該振動子７１の配列方向に延び、一部の振動子７１に接続する。第１延在部９１Ａには、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９１２が形成される。
　第２延在部９２Ａは、振動子７１の長手方向の他端側に設けられ、該振動子７１の配列方向に延び、第１延在部９１Ａと接続する振動子７１とは異なる振動子７１に接続する。第２延在部９２Ａには、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９２２が形成される。
　接続部９３は、一端側が第１延在部９１Ａおよび第２延在部９２Ａに接続するとともに、他端側が内部超音波信号ケーブル８に接続する。接続部９３は、実施の形態１と同様の構成をなす。
　中継基板９Ａにおいて、第１延在部９１Ａは、接続部９３の、電極部９３１、９３２が形成される側と反対側の端部であって、電極部９３１（または９３２）の配列方向の一端側に接続する。また、第２延在部９２Ａは、接続部９３の、電極部９３１、９３２が形成される側と反対側の端部であって、電極部９３１（または９３２）の配列方向の他端側に接続する。図９に示す中継基板９Ａは、主面がＣ字状をなす例を示しているが、第１延在部９１Ａおよび第２延在部９２Ａの配置（接続部９３への接続位置）は、これに限らない。
　電極部９１２、９２２は、互いに異なる振動子７１と接続する。電極部９１２、９２２は、フライングリード構造をなしている。具体的には、電極部９１２は、第１延在部９１Ａの厚さ方向を貫通する孔を横断して設けられ、外部に露出した状態となっている。電極部９２２は、第２延在部９２Ａの厚さ方向を貫通する孔に設けられ、外部に露出した状態となっている。
　電極部９１２、９２２は、振動子７１の整列方向に対して交互に振動子７１と接続する。
　超音波振動子アレイを組み立てる際、振動子７１に電極部９１２、９２２を配置した後、振動子７１に形成される電極７１１と、電極部９１２、９２２とを接続する（図１０参照）。電極部９１２、９２２または電極７１１には、予め接着剤９４が塗布されており、熱圧着によって接着剤９４が電極部９１２、９２２と電極７１１とを固着する。また、各振動子７１と中継基板９との間に形成される空間全体には、導電性を有しない接着剤１９４が充填されている。そのほかの処理は、実施の形態１と同様である。
　以上説明した実施の形態２は、実施の形態１と同様、振動子７１と信号線８１との間の信号伝送を中継する中継基板９Ａにおいて、振動子７１と接続する側の端部を二股構造とし、第１延在部９１Ａおよび第２延在部９２Ａに形成される電極部９１２、９２２を各振動子７１に接続する。振動子７１への接続を二手に分けることによって、電極間の距離を大きくとることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　さらに、本実施の形態２によれば、電極部９１２、９２２をフライングリード構造としたため、電極部９１２、９２２が孔内において変位できる。電極部９１２、９２２が変位できるため、整列した振動子７１がなす湾曲の曲率半径と、湾曲した第１延在部９１Ａまたは第２延在部９２Ａの曲率半径との差によって、振動子７１と電極部９１２、９２２とに位置ずれが生じた場合であっても、電極部９１２、９２２が変位して、そのずれに追従させることができる。
（実施の形態２の変形例）
　次に、本発明の実施の形態２の変形例について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１および図１２は、本発明の実施の形態２の変形例に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。図１２は、振動子７１と第１延在部９１Ｂとの接続部分を示す図であって、振動子７１の長手方向からみた平面図である。本変形例に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム１の中継基板を変えた以外は、同じ構成である。本変形例は、上述した実施の形態１の中継基板９に代えて中継基板９Ｂを備える。以下、上述した実施の形態１とは異なる構成（中継基板９Ｂ）について説明する。
　中継基板９Ｂは、一方の端部側が分岐してなり、該分岐する側において振動子７１と接続し、他方の端部側において内部超音波信号ケーブル８と接続する。中継基板９Ｂは、第１延在部９１Ｂ、第２延在部９２Ｂおよび接続部９３を有する（図１１参照）。中継基板９Ｂは、上述した中継基板９と同様に、屈曲自在なＦＰＣを用いて構成される。
　第１延在部９１Ｂは、振動子７１の長手方向の一端側に設けられ、該振動子７１の配列方向に延び、一部の振動子７１に接続する。第１延在部９１Ｂには、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９１３が形成される。
　第２延在部９２Ｂは、振動子７１の長手方向の他端側に設けられ、該振動子７１の配列方向に延び、第１延在部９１Ｂと接続する振動子７１とは異なる振動子７１に接続する。第２延在部９２Ｂには、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９２３が形成される。
　中継基板９Ｂにおいて、第１延在部９１Ｂは、接続部９３の、電極部９３１、９３２が形成される側と反対側の端部であって、電極部９３１（または９３２）の配列方向の一端側に接続する。また、第２延在部９２Ｂは、接続部９３の、電極部９３１、９３２が形成される側と反対側の端部であって、電極部９３１（または９３２）の配列方向の他端側に接続する。図１１に示す中継基板９Ｂは、主面がＣ字状をなす例を示しているが、第１延在部９１Ｂおよび第２延在部９２Ｂの配置（接続部９３への接続位置）は、これに限らない。
　電極部９１３、９２３は、互いに異なる振動子７１と接続する。電極部９１３、９２３は、フライングリード構造をなしている。具体的には、電極部９１３は、第１延在部９１Ｂの、接続部９３に対して延びる方向と直交し、かつ第２延在部９２Ｂ側と反対側の端部から延びる。電極部９２３は、第１延在部９１Ｂの、接続部９３に対して延びる方向と直交し、かつ第２延在部９２Ｂ側と反対側の端部から延びる。
　電極部９１３、９２３は、振動子７１の整列方向に対して交互に振動子７１と接続する。
　超音波振動子アレイを組み立てる際、振動子７１に電極部９１３、９２３を配置した後、振動子７１に形成される電極７１１と、電極部９１３、９２３とを接続する（図１２参照）。電極部９１３、９２３または電極７１１には、予め接着剤９４が塗布されており、熱圧着によって接着剤９４が電極部９１３、９２３と電極７１１とを固着する。また、各振動子７１と中継基板９との間に形成される空間全体には、導電性を有しない接着剤１９４が充填されている。そのほかの処理は、実施の形態１と同様である。なお、接着剤９４は、上述したＡＣＰのほか、半田メッキを採用することができる。
　以上説明した変形例は、実施の形態１と同様、振動子７１と信号線８１との間の信号伝送を中継する中継基板９Ｂにおいて、振動子７１と接続する側の端部を二股構造とし、第１延在部９１Ｂおよび第２延在部９２Ｂに形成される電極部９１３、９２３を各振動子７１に接続する。振動子７１への接続を二手に分けることによって、電極間の距離を大きくとることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　さらに、本変形例によれば、上述した実施の形態２と同様に、電極部９１３、９２３をフライングリード構造としたため、電極部９１３、９２３が孔内において変位できる。電極部９１３、９２３が変位できるため、整列した振動子７１がなす湾曲の曲率半径と、湾曲した第１延在部９１Ｂまたは第２延在部９２Ｂの曲率半径との差によって、振動子７１と電極部９１３、９２３とに位置ずれが生じた場合であっても、電極部９１３、９２３が変位して、そのずれに追従させることができる。
（実施の形態３）
　次に、本発明の実施の形態３について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の実施の形態３に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。本実施の形態３に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム１の中継基板を変えた以外は、同じ構成である。本実施の形態３では、上述した実施の形態１の中継基板９に代えて中継基板９Ｃを備える。以下、上述した実施の形態１とは異なる構成（中継基板９Ｃ）について説明する。
　中継基板９Ｃは、一方の端部側が分岐してなり、該分岐する側において振動子７１と接続し、他方の端部側において内部超音波信号ケーブル８と接続する。中継基板９Ｃは、第１延在部９１、第２延在部９２、接続部９３、第１試験片９５、第２試験片９６、第１連結部９７および第２連結部９８を有する。中継基板９Ｃは、上述した中継基板９と同様に、屈曲自在なＦＰＣを用いて構成される。
　第１試験片９５は、第１延在部９１と平行に延び、試験用の装置と電気的に接続する。第１試験片９５は、試験用の装置に接続する複数の電極部９５１（第４の電極部）が形成される。各電極部９５１は、第１連結部９７を経て第１延在部９１の対応する電極部９１１と電気的に接続している。
　第２試験片９６は、第２延在部９２と平行に延び、試験用の装置と電気的に接続する。第２試験片９６は、試験用の装置に接続する複数の電極部９６１（第５の電極部）が形成される。各電極部９６１は、第２連結部９８を経て第２延在部９２の対応する電極部９２１と電気的に接続している。
　第１連結部９７は、第１延在部９１と平行に延び、第１延在部９１と第１試験片９５とを連結する。
　第２連結部９８は、第２延在部９２と平行に延び、第２延在部９２と第２試験片９６とを連結する。
　試験用の装置を用いて、振動子７１の導通試験等を実施する際、試験用の装置と、電極部９５１、９６１とが接続される。試験終了後、例えばダイシングソーを用いて第１連結部９７および第２連結部９８を切断することによって、中継基板９の構成と同じになる。第１連結部９７および第２連結部９８を切断した以降の超音波振動子アレイの組み立て処理は、実施の形態１と同様である。
　以上説明した実施の形態３では、第１連結部９７を経て第１試験片９５を第１延在部９１に連結し、第２連結部９８を経て第２試験片９６を第２延在部９２に連結した中継基板９Ｃを構成している。中継基板９Ｃには、試験用の装置と接続する電極部９５１、９６１が設けられ、接続部９３の電極部９３１、９３２とが別の位置から振動子７１の動作試験を実施することができる。試験後は、第１連結部９７および第２連結部９８を切断することによって超音波振動子アレイを得ることができる。ここで、第１試験片９５および第２試験片９６を大きくすることによって、電極部９５１、９６１の各電極部のピッチを大きくでき、導通検査を容易に実施できる。
　なお、実施の形態３において、第１連結部９７および第２連結部９８を円滑に実施するために、切断位置を示す指標を設けてもよい。指標は、例えば、切断線や、間欠的に穿孔されたミシン目などが挙げられる。
（実施の形態４）
　次に、本発明の実施の形態４について、図１４を参照して説明する。図１４は、本発明の実施の形態４に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。本実施の形態４に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム１の中継基板を変えた以外は、同じ構成である。本実施の形態４では、上述した実施の形態１の中継基板９に代えて中継基板９Ｄを備える。以下、上述した実施の形態１とは異なる構成（中継基板９Ｄ）について説明する。
　中継基板９Ｄは、一方の端部側が分岐してなり、該分岐する側において振動子７１と接続し、他方の端部側において内部超音波信号ケーブル８と接続する。中継基板９Ｄは、第１延在部９１、第２延在部９２、接続部９３および橋梁部９９を有する。中継基板９Ｄは、上述した中継基板９と同様に、屈曲自在なＦＰＣを用いて構成される。第１延在部９１、第２延在部９２および接続部９３の構成は、実施の形態１と同様である。
　橋梁部９９は、一端側が、第１延在部９１の接続部９３側と反対側の端部に接続し、他端側が、第２延在部９２の接続部９３側と反対側の端部に接続する。
　中継基板９Ｄでは、第１延在部９１、第２延在部９２、接続部９３および橋梁部９９によって、板厚方向に貫通し、閉じた空間を形成する開口部９９０が設けられる。中継基板９Ｄは、開口部９９０の周囲のうち、振動子７１の配列方向に延びる部分（ここでは第１延在部９１および第２延在部９２）において、振動子７１と電気的に接続する。
　また、超音波振動子アレイの組み立てについては、実施の形態１と同様である。
　以上説明した実施の形態４は、実施の形態１と同様、振動子７１と信号線８１との間の信号伝送を中継する中継基板９Ｄにおいて、振動子７１と接続する側の端部を二股構造とし、第１延在部９１および第２延在部９２に形成される電極部９１１、９２１を各振動子７１に接続する。振動子７１への接続を二手に分けることによって、電極間の距離を大きくとることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　さらに、本実施の形態４によれば、中継基板９Ｄの振動子部７に接続する側が環状をなしており、橋梁部９９によって、第１延在部９１の橋梁部９９側の端部と、第２延在部９２の橋梁部９９側の端部とが、互いに離れることがなく、第１延在部９１と第２延在部９２との距離を一定に保って振動子部７に接続することができる。この結果、振動子部７に対し、中継基板９Ｄの接続位置を安定させることができる。
（実施の形態５）
　次に、本発明の実施の形態５について、図１５を参照して説明する。図１５は、本発明の実施の形態５に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。本実施の形態５に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム１の中継基板を変えた以外は、同じ構成である。本実施の形態５では、上述した実施の形態１の中継基板９に代えて中継基板９Ｅを備える。以下、上述した実施の形態１とは異なる構成（中継基板９Ｅ）について説明する。
　中継基板９Ｅは、一方の端部側が分岐してなり、該分岐する側において振動子７１と接続し、他方の端部側において内部超音波信号ケーブル８と接続する。中継基板９Ｅは、第１延在部９１、第２延在部９２、接続部９３および第３延在部９０を有する。中継基板９Ｅは、上述した中継基板９と同様に、屈曲自在なＦＰＣを用いて構成される。
　第３延在部９０は、振動子７１の長手方向の一端側に設けられ、該振動子７１の配列方向に延び、一部の振動子７１に接続する。また、第３延在部９０は、接続部９３の、電極部９３１、９３２が形成される側と反対側の端部に接続する。第３延在部９０には、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９０１が形成される。
　第１延在部９１、第２延在部９２および第３延在部９０は、互いに異なる振動子７１に接続する。第２延在部９２には、振動子７１とそれぞれ接続する複数の電極部９２１が形成される。各電極部９１１、９２１、９０１は、互いに異なる振動子７１と接続する。この際、各同一の延在部に形成される電極部は、整列方向で隣り合う振動子７１とは接続せず、一つ以上の間隔をもって振動子７１と接続する。
　また、超音波振動子アレイの組み立ては、第３延在部９０の電極部９０１と振動子７１と接続すること以外は、実施の形態１と同様である。
　以上説明した実施の形態５は、実施の形態１と同様、振動子７１と信号線８１との間の信号伝送を中継する中継基板９Ｅにおいて、振動子７１と接続する側の端部を三股構造とし、第１延在部９１、第２延在部９２および第３延在部９０に形成される電極部９１１、９２１、９０１を各振動子７１に接続する。振動子７１への接続を複数に分けることによって、電極間の距離を大きくとることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　なお、本実施の形態５において、図１５では、各延在部の、接続部９３側と反対側の端部の幅が、他の部分の幅よりも大きい形状をなす例を示しているが、これに限らない。例えば、各延在部が、一様な幅で延びてもよいし、一部の延在部が他の延在部と異なる幅で延びる形状をなしてもよい。ここでいう幅とは、延在部の延在方向および板厚方向と垂直な方向の長さである。
（実施の形態６）
　次に、本発明の実施の形態６について、図１６を参照して説明する。図１６は、本発明の実施の形態６に係る超音波内視鏡が備える超音波振動子アレイの要部の構成を示す図である。図１６は、振動子７１Ａと第１延在部９１との接続部分を示す断面図であって、振動子７１Ａの長手方向と直交する平面を切断面とする断面図である。本実施の形態６に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム１の振動子を変えた以外は、同じ構成である。本実施の形態６では、上述した実施の形態１の振動子７１に代えて振動子７１Ａを備える。以下、上述した実施の形態１とは異なる構成（振動子７１Ａ）について説明する。
　振動子７１Ａは、角柱状をなし、長手方向を揃えて並べられてなる。振動子７１Ａは、素子部７１２と、デマッチング層７１３とが積層されてなる。なお、デマッチング層７１３は、それ自体が電極の役割を担う構成であってもよい。
　素子部７１２は、超音波を送受信する。
　デマッチング層７１３は、素子部７１２が発した超音波のうち、音響整合層７３側と反対側の、当該デマッチング層７１３側に伝わる超音波を素子部７１２側に反射する。デマッチング層７１３の反射によって、素子部７１２から被検体とは逆側に進行する超音波を、被検体側へ送信させる。
　本実施の形態６によれば、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、振動子７１Ａが発する超音波を、一層確実に被検体に送信することができる。
　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によってのみ限定されるべきものではない。本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含み得るものである。例えば、上述した実施の形態では、内部超音波信号ケーブルが、中継基板の両面に接続する例について説明したが、一方の面のみに接続する構としてもよい。
　以上説明した本発明にかかる超音波振動子アレイ、内視鏡および超音波振動子アレイの製造方法は、超音波素子の品質の低下を抑制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　振動子部
　８　内部超音波信号ケーブル
　９、９Ａ～９Ｅ　中継基板
　２１　挿入部
　２２　操作部
　２３　ユニバーサルコード
　２４　コネクタ
　３１　外部超音波信号ケーブル
　４１　ビデオケーブル
　６１　光ファイバケーブル
　７１、７１Ａ　超音波振動子（振動子）
　７２　音響レンズ
　７３　音響整合層
　７４　バッキング材
　９１、９１Ａ、９１Ｂ　第１延在部
　９２、９２Ａ、９２Ｂ　第２延在部
　９３　接続部
　９４　接着剤
　９５　第１試験片
　９６　第２試験片
　９７　第１連結部
　９８　第２連結部
　９９　橋梁部
　９０　第３延在部
　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
　２１５　内視鏡モジュール
　７１１　電極
　７１２　素子部
　７１３　デマッチング層
　９１１、９１２、９１３、９２１、９２２、９２３、９３１、９３２、９０１　電極部
　９９０　開口部

Claims (11)

  1. 　超音波を送受信する複数の超音波振動子を並べてなる振動子群と、
    　前記振動子群と外部の装置とを電気的に接続し、該振動子群および外部の装置が授受する信号を伝送する信号線と、
    　一端側が分岐してなる屈曲自在な中継基板であって、該一端側が前記超音波振動子とそれぞれ接続するとともに、他端側が前記信号線と接続して前記超音波振動子と前記信号線との間の信号の送受信を中継する中継基板と、
    　を備え、
    　前記中継基板の一端側において分岐した各部は、前記複数の超音波振動子の配列方向に延びる、
    　超音波振動子アレイ。
  2. 　前記中継基板は、一端側が二股に分岐した構造をなし、
    　前記複数の超音波振動子のうちの一部の超音波振動子と接続する第１延在部と、
    　前記複数の超音波振動子のうちの他の超音波振動子と接続する第２延在部と、
    　前記信号線と接続するとともに、該信号線と接続する側と反対側において前記第１および第２延在部に連結する接続部と、
    　を有する請求項１に記載の超音波振動子アレイ。
  3. 　前記超音波振動子は、柱状をなして延び、
    　配列方向で隣り合う超音波振動子は、当該超音波振動子の長手方向の一端側と前記他端側とに、互いに反対側に電極が設けられ、
    　前記中継基板は、前記第１および第２延在部が、前記配列方向で交互に前記超音波振動子にそれぞれ接続する、
    　請求項２に記載の超音波振動子アレイ。
  4. 　前記第１および第２延在部は、各超音波振動子に接続する複数の電極部を有し、
    　前記電極部は、フライングリード構造をなす、
    　請求項３に記載の超音波振動子アレイ。
  5. 　前記超音波振動子は、柱状をなして延び、
    　整列方向で隣り合う超音波振動子は、当該超音波振動子の長手方向の一端側と前記他端側とに、互いに反対側に電極が設けられ、
    　前記中継基板は、
    　前記第１延在部の延伸方向に延び、第２の電極部を有する第３延在部と、
    　前記第２延在部の延伸方向に延び、第３の電極部を有する第４延在部と、
    　前記第１延在部と前記第３延在部とを連結する第１連結部と、
    　前記第２延在部と前記第４延在部とを連結する第２連結部と、
    　を有する請求項２に記載の超音波振動子アレイ。
  6. 　前記振動子群は、前記複数の超音波振動子がアーチ状に湾曲して整列され、
    　前記中継基板の分岐した各部は、前記複数の超音波振動子の整列方向に倣ってアーチ状に湾曲し、前記振動子群が描く弧の内周側に接続する、
    　請求項１に記載の超音波振動子アレイ。
  7. 　前記超音波振動子と前記中継基板とは、導電性接着剤を用いて接着される、
    　請求項１に記載の超音波振動子アレイ。
  8. 　被検体内に挿入される挿入部と、
    　前記挿入部の先端に設けられ、超音波を送受信する複数の超音波振動子を並べてなる振動子群、前記振動子群と外部の装置とを電気的に接続し、該振動子群および外部の装置が授受する信号を伝送する信号線、および、一端側が分岐してなる屈曲自在な中継基板であって、該一端側が前記超音波振動子とそれぞれ接続するとともに、他端側が前記信号線と接続して前記超音波振動子と前記信号線との間の信号の送受信を中継する中継基板を備え、前記中継基板の一端側において、分岐した各部は、前記複数の超音波振動子の配列方向に延びる、超音波振動子アレイと、
    　を備える内視鏡。
  9. 　一端側が分岐してなる屈曲自在な中継基板の分岐した各部を、超音波を送受信する複数の超音波振動子に対して、当該複数の超音波振動子の配列方向に配置し、
    　前記超音波振動子と、前記中継基板とを電気的に接続する、
    　超音波振動子アレイの製造方法。
  10. 　前記超音波振動子と前記中継基板とを、導電性接着剤を用いて接着する、
    　請求項９に記載の超音波振動子アレイの製造方法。
  11. 　超音波を送受信する複数の超音波振動子を並べてなる振動子群と、
    　前記振動子群と外部の装置とを電気的に接続し、該振動子群および外部の装置が授受する信号を伝送する信号線と、
    　一端側が前記超音波振動子とそれぞれ接続するとともに、他端側が前記信号線と接続して前記超音波振動子と前記信号線との間の信号の送受信を中継する中継基板と、
    　を備え、
    　前記中継基板は、
    　前記超音波振動子の一部を露出させる開口部を有し、
    　前記開口部の周囲のうち、前記超音波振動子の配列方向に延びる部分において、前記超音波振動子と電気的に接続する、
    　超音波振動子アレイ。
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