(57)【要約】  超音波素子６と、基板５と、信号伝送ケーブル２０と、太径部３０ａと細径部３０ｂと段差部３０ｃとを有する、太径部３０ａが基板５の外周を覆う筒状の金属シールド部材３０と、基板５と金属シールド部材３０の外周面３０ｇとを電気的に接続するグランド配線３５と、段差部３０ｃまたは細径部３０ｂに形成された開口部３３と、を具備し、グランド配線３５は、開口部３３を介して、太径部３０ａ内から金属シールド部材３０外に延出され、細径部３０ｂの外周面３０ｇに電気的に接続されることにより、基板５と金属シールド部材３０の外周面３０ｇとを電気的に接続する。
2012157354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波素子と、
一端が前記超音波素子に電気的に接続された基板と、
前記基板の他端に電気的に接続された信号伝送ケーブルと、
太径部と前記太径部よりも小径な細径部と前記太径部と前記細径部とをつなぐ段差部とを有するとともに前記段差部または前記細径部に開口部が形成された、前記太径部が前記基板の外周を覆う筒状の金属シールド部材と、
前記基板と、前記金属シールド部材の前記基板に対向する内周面とは反対側の外周面とを電気的に接続するグランド配線と、
を具備し、
前記グランド配線は、前記開口部を介して、前記金属シールド部材の前記太径部内から前記金属シールド部材外に延出され、前記細径部の前記外周面に電気的に接続されることにより、前記基板と前記金属シールド部材の前記外周面とを電気的に接続することを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項２】
前記太径部は、前記基板によって前記超音波素子と前記信号伝送ケーブルとを接続する方向において、前記細径部よりも前記超音波素子側に位置し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ユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の前記超音波振動子ユニットを、被検体内に挿入される挿入部の挿入方向の先端に具備する超音波内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波素子と信号伝送ケーブルとを電気的に接続する基板の外周を覆う金属シールド部材を具備する超音波振動子ユニット、超音波内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検部位の二次元的な可視像である超音波画像を観察することができる超音波内視鏡において、挿入部の先端側に設けられる超音波振動子は、通常、単板圧電素子等の超音波素子の上面にＧＮＤ電極が設けられるとともに、底面にシグナル電極が設けられた構成を有している。また、超音波振動子は、超音波素子の上下面の電極に外部から電圧が印加されることにより、超音波素子の振動に伴い超音波を被検部位に放射し、被検部位からの反射音波を受信して電気信号に変換する機能を有している。【０００３】
また、超音波振動子に対する外部からの少なくとも電力や電気信号の授受は、超音波振動子を保持する振動子ケース内において、超音波素子のシグナル電極に、超音波内視鏡の挿入部内に挿通された信号伝送ケーブルが電気的に接続されることによって信号伝送ケーブルを介して行われる構成が周知である。【０００４】
尚、信号伝送ケーブルは、信号線と該信号線の外層に位置するＧＮＤ線とが同軸上に設けられることにより、電気安全性が保たれた複数のケーブルによって構成されている。【０００５】
ここで、超音波素子に対して信号伝送ケーブルを電気的に接続する際、基板を介して行う構成も周知であり、例えば日本国特開２００６−２５８９２号公報に開示されている。【０００６】
また、日本国特開２００６−２５８９２号公報には、基板における信号伝送ケーブルが接続される電極及び超音波素子における基板が接続される電極等の基板や超音波素子における電極の露出部位も電気安全上確実に覆う必要があることから、超音波振動子を保持する振動子ケース内において、接地された金属シールド部材を用いて基板を外側から密閉して覆う構成が開示されている。【０００７】
尚、以下、振動子ケース内において、基板に信号伝送ケーブルが電気的に接続された状態において、基板の外側に金属シールド部材が覆われたものを、超音波振動子ユニットと称す。  
ところで、金属シールド部材を接地する構成としては、一端が金属シールド部材内の基板に設けられたＧＮＤパターンに電気的に接続されたグランド配線の他端を、密閉前に金属シールド部材の後端の開口を介して、金属シールド部材内から金属シールド部材外に引き出して金属シールド部材の外周面に半田等によって接続することによって、接地を行う構成が周知である。【０００８】
しかしながらこの構成では、グランド配線の他端と金属シールド部材の外周面との接続部位の分だけ、超音波振動子ユニットが径方向に大きくなってしまい、超音波振動子ユニットが設けられる挿入部の先端側も太径化してしまうといった問題があった。【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電気安全性を確保することができるとともに、細径化を実現できる超音波振動子ユニット、超音波内視鏡を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様による超音波振動子ユニットは、超音波素子と、一端が前記超音波素子に電気的に接続された基板と、前記基板の他端に電気的に接続された信号伝送ケーブルと、太径部と前記太径部よりも小径な細径部と前記太径部と前記細径部とをつなぐ段差部とを有するとともに前記段差部または前記細径部に開口部が形成された、前記太径部が前記基板の外周を覆う筒状の金属シールド部材と、前記基板と、前記金属シールド部材の前記基板に対向する内周面とは反対側の外周面とを電気的に接続するグランド配線と、を具備し、前記グランド配線は、前記開口部を介して、前記金属シールド部材の前記太径部内から前記金属シールド部材外に延出され、前記細径部の前記外周面に電気的に接続されることにより、前記基板と前記金属シールド部材の前記外周面とを電気的に接続する。【００１１】
また、本発明の一態様における超音波内視鏡は、請求項１に記載の前記超音波振動子ユニットを、被検体内に挿入される挿入部の挿入方向の先端に具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態の超音波振動子ユニットを具備する超音波内視鏡の挿入部の先端側を示す部分断面図
【図２】図１の挿入部の先端を図１中のII方向からみた正面図
【図３】図１の超音波振動子ユニットを拡大して示す部分断面図
【図４】図１の超音波振動子を拡大して示す斜視図
【図５】図４中のV-V線に沿う超音波振動子の断面図
【図６】図１の金属シールド部材の後端側を示す部分拡大斜視図
【図７】図１のフレキシブル基板に対する信号伝送ケーブルの接続を拡大して示す図
【図８】図７中のVIII-VIII線に沿う信号伝送ケーブルの１本の同軸線の断面図
【図９】図１の基板に対する信号伝送ケーブルが接続されたフレキシブル基板の接続を拡大して示す図
【図１０】図９の基板に対するフレキシブル基板の接続を拡大して示す部分断面図
【図１１】図１０中のXI-XI線に沿う基板及びフレキシブル基板の断面図
【図１２】金属シールド部材を用いない構成の超音波振動子ユニットを拡大して示す部分断面図
【図１３】基板のグラウンド配線ランドに一端が接続されたグラウンド配線の他端を、金属シールド部材の後端の開口を介して、金属シールド部材内から金属シールド部材外に引き出して金属シールド部材の外周面に半田等によって接続する従来例を示す部分断面図
【図１４】図１の超音波振動子から放射された超音波のサイドローブが、挿入部の先端部の先端面で反射することにより、表示画像に先端面の反射像が表示されてしまう例を示す図
【図１５】図１の金属シールド部材を、図１よりも薄く形成した例を示す超音波振動子ユニットの部分断面図
【図１６】図３の超音波振動子ユニットが設けられた超音波内視鏡の外観を示す
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、それぞれの部材の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。【００１４】
図１は、本実施の形態の超音波振動子ユニットを具備する超音波内視鏡の挿入部の先端側を示す部分断面図、図２は、図１の挿入部の先端を図１中のII方向からみた正面図、図３は、図１の超音波振動子ユニットを拡大して示す部分断面図である。【００１５】
また、図４は、図１の超音波振動子を拡大して示す斜視図、図５は、図４中のV-V線に沿う超音波振動子の断面図、図６は、図１の金属シールド部材の後端側を示す部分拡大斜視図、図７は、図１のフレキシブル基板に対する信号伝送ケーブルの接続を拡大して示す図、図８は、図７中のVIII-VIII線に沿う信号伝送ケーブルの１本の同軸線の断面図である。【００１６】
さらに、図９は、図１の基板に対する信号伝送ケーブルが接続されたフレキシブル基板の接続を拡大して示す図、図１０は、図９の基板に対するフレキシブル基板の接続を拡大して示す部分断面図、図１１は、図１０中のXI-XI線に沿う基板及びフレキシブル基板の断面図である。【００１７】
また、図１２は、金属シールド部材を用いない構成の超音波振動子ユニットを拡大して示す部分断面図、図１３は、基板のグラウンド配線ランドに一端が接続されたグラウンド配線の他端を、金属シールド部材の後端の開口を介して、金属シールド部材内から金属シールド部材外に引き出して金属シールド部材の外周面に半田等によって接続する従来例を示す部分断面図である。【００１８】
さらに、図１４は、図１の超音波振動子から放射された超音波のサイドローブが、挿入部の先端部の先端面で反射することにより、表示画像に先端面の反射像が表示されてしまう例を示す図であり、図１５は、図１の金属シールド部材を、図１よりも薄く形成した例を示す超音波振動子ユニットの部分断面図である。【００１９】
図１に示すように、後述する超音波内視鏡１００の挿入部１１０（いずれも図１６参照）における挿入方向Ｓの先端に位置する先端部１１１は、径方向ＲにＲ１の大きさを有する先端硬質部材４０を具備する。【００２０】
先端硬質部材４０内には、超音波振動子ユニット５０の挿入方向Ｓの先端側や、処置具挿通用チャンネル４１の挿入方向Ｓの先端側が、挿入方向Ｓに沿って設けられている。尚、超音波振動子ユニット５０の挿入方向Ｓの先端側は、径方向ＲにＲ２の径を有する。【００２１】
また、図１に示すように、超音波振動子ユニット５０は、先端硬質部材４０に対して、挿入方向Ｓの先端が、先端硬質部材４０の先端面４０ｓよりも挿入方向Ｓの前方に突出するよう設けられている。具体的には、少なくとも超音波振動子１を構成する圧電素子等の超音波素子６が、先端硬質部材４０の先端面４０ｓよりも挿入方向Ｓの前方に突出するよう設けられている。【００２２】
また、先端硬質部材４０内には、撮像ユニットや、照明ユニット（いずれも図示されず）が設けられている他、図示しない送気送水管路や前方送水管路４４（図２参照）等の挿入方向Ｓの先端側が挿入方向Ｓに沿って設けられている。【００２３】
また、図２に示すように、先端面４０ｓには、撮像ユニットを構成する対物光学系４２や、照明ユニットを構成する照明光学系４３が設けられているとともに、処置具挿通用チャンネル４１、前方送水管路４４の挿入方向Ｓの先端が開口され、さらに、対物光学系４２に流体を供給する送気送水管路の先端に固定された送気送水ノズル４８等が設けられている。【００２４】
尚、先端面４０ｓは、水と音響インピーダンスが略等しい材料、例えばシリコーンゴムから構成されていることが好ましい。【００２５】
ここで、図１に示すように、超音波素子６から後述する音響整合層１１、１２、レンズ２（図５参照）を介して被検部位に放射される超音波は、メインローブ方向ａの他、サイドローブ方向ｂにも放射されることから、先端面４０ｓにも放射されてしまう場合がある。【００２６】
よって、先端面４０ｓを構成する材料の音響インピーダンスの値が、水、即ち被検部位である生体の音響インピーダンスの値と大きく異なると、サイドローブ方向ｂに放射された超音波が先端面４０ｓで反射しやすく、各超音波素子６に不要な走査信号が入力されてしまう結果、図１４に示すように、表示装置において、通常は非表示領域８２に表示されることにより非表示となる反射像８３が、画像処理後、既知のグレーティングローブにより、表示領域８１に虚像として表示されてしまう可能性があるためである。【００２７】
このことから、先端面４０ｓを、水、即ち、生体と略等しい材料から構成しておけば、図１４に示すように、表示領域８１に、反射像８３が虚像として表示されてしまうことを抑制することができる。【００２８】
尚、以上のことは、先端面４０ｓに限定されず、先端硬質部材４０において、超音波のサイドローブ方向ｂの放射が反射する部位は、水と音響インピーダンスが略等しい材料から構成されていることが好ましい。【００２９】
また、先端硬質部材４０の外表面に、カバーが被覆されているときは、カバー自体が、水と音響インピーダンスが略等しい材料から構成されていることが好ましい。【００３０】
超音波振動子ユニット５０は、図１に示すように、超音波振動子１を具備している。図４、図５に示すように、超音波振動子１は、レンズ２と、バッキング材枠１０と、基板５と、複数の超音波素子６と、ＧＮＤ電極１５と、シグナル電極１６と、音響整合層１１、１２とから主要部が構成されている。【００３１】
具体的には、超音波振動子１は、レンズ２の内側に、バッキング材枠１０が設けられている。尚、バッキング材枠１０は、例えばガラスエポキシ樹脂で形成されている。【００３２】
バッキング材枠１０は、対向する２つのエンドボード３と対向する２つのサイドボード４とにより、平面視した形状が矩形状となるよう枠状に形成されており、超音波放射方向Ｐの後端側が、レンズ２内から飛び出して位置している。【００３３】
尚、図３に示すように、各エンドボード３は、超音波素子６の配列方向中心軸ｄに対して、超音波放射方向Ｐの後端側が、内側に傾くよう倒れて設けられていることが好ましい。【００３４】
これは、各エンドボード３が、図４、図５に示すように、配列方向中心軸ｄに対して平行に設けられている場合は、配列方向中心軸ｄが、挿入方向Ｓに対して平行となるよう傾いてくるにつれ、超音波振動子１が径方向Ｒに大径化してしまう他、各エンドボード３が、配列方向中心軸ｄに対して平行に設けられている場合よりも、図３に示すように倒れて設けられている場合のほうが、バッキング材枠１０の外径が、超音波放射方向Ｐの後方に向かうに従い小さくなることから、結果的に、径方向Ｒにおける超音波振動子ユニット５０の挿入方向Ｓの先端側の径を小さくすることができるためである。【００３５】
よって、エンドボード３に合わせて、レンズ２の両端面２ｖも、エンドボード３と平行となるように傾いている形状に形成されている方が、バッキング材枠１０と同様の理由により径方向Ｒにおける超音波振動子ユニット５０の挿入方向Ｓの先端側の径を、エンドボード３の傾きと合わせてより小さくすることができる。【００３６】
バッキング材枠１０内には、基板５の超音波放射方向Ｐの先端側が挿通されており、バッキング材枠１０内には、基板５の超音波放射方向Ｐの先端側の外周を覆うように、バッキング材９が充填されている。【００３７】
基板５のサイドボード４に対向する両面に、信号配線ランド５ｓが複数形成されているとともに、ＧＮＤ配線ランド５ｇが形成されている。【００３８】
具体的には、図１１に示すように、基板５は、第１の樹脂層５ｊと、第１の樹脂層５ｊの両面に形成されたＧＮＤ配線ランドを構成するＧＮＤ線層５ｇと、各ＧＮＤ線層５ｇの第１の樹脂層５ｊとは反対側の面に形成された第２の樹脂層５ｑと、各第２の樹脂層５ｑの各ＧＮＤ線層５ｇとは反対側の面に形成された信号配線ランドを構成する信号線層５ｓとの７層から形成されている。【００３９】
尚、信号線層５ｓは、各層の積層方向と直交する方向に所定の間隔を有して複数設けられている。【００４０】
また、ＧＮＤ配線ランドは、ＧＮＤ線層５ｇにおいて、第２の樹脂層５ｑから露出した部位に形成されている。【００４１】
基板５の各信号配線ランド５ｓは、バッキング材９内において、信号配線ワイヤ７を介して、複数の超音波素子６における基板５側の面に設けられた各シグナル電極１６にそれぞれ電気的に接続されている。【００４２】
尚、各信号配線ランド５ｓと信号配線ワイヤ７との接続部及びシグナル電極１６と信号配線ワイヤ７との接続部は、電気安全を確保するため接地された図示しない金属枠によって覆われている。【００４３】
超音波素子６は、圧電材料、例えばセラミックを焼成することにより形成され、例えばコンベックス形状に配列される。【００４４】
超音波素子６は、超音波を音響整合層１１、１２、レンズ２を介して被検部位に放射するとともに、被検部位から反射された音波を受信する。【００４５】
また、レンズ２内において、各超音波素子６の超音波放射方向Ｐの前方側の面に、分極処理が施されたＧＮＤ電極１５がそれぞれ設けられている。【００４６】
ＧＮＤ電極１５とシグナル電極１６とは、超音波素子６に対して、図示しないコントローラから後述する信号伝送ケーブル２０（図１参照）を介して送信されたパルス電圧を印加することにより超音波素子６を振動させるものである。尚、ＧＮＤ電極１５は、超音波素子６の音響放射面を構成している。即ち、超音波素子６は、ＧＮＤ電極１５が被検部位に対向する向きに設けられている。【００４７】
また、レンズ２内において、ＧＮＤ電極１５よりも超音波放射方向Ｐの前方に、音響整合層１１が設けられているとともに、音響整合層１１よりも超音波放射方向Ｐの前方に、音響整合層１２が設けられている。【００４８】
ここで、基板５は、超音波素子６と信号配線ランド５ｓとを信号配線ワイヤ７により電気的に接続する際や、レンズ２の形成を行う際等は、保持性が高いほうが、各種作業が行いやすいことから大きな状態のままで各種作業を行い、その後、後述する振動子ケース７０（図３参照）内にコンパクトに収納するため、一定の大きさに切断されることによって形成されている。【００４９】
この切断の際、基板５を出来るだけ小さくしようとして、図３に示すように、後述するフレキシブル基板２１の先端が接続される部位の近傍に位置する基板５の下端部位５ｕが、レンズ２の図３中における下側の端面２ｖよりも径方向Ｒにおいて高く、即ち、内側に位置するよう切断すると、基板５を切断する装置の刃が、レンズ２に当たってしまい、レンズ２を損傷させてしまう場合があった。よって、レンズ２に損傷を与えることなく、基板５をできるだけ小さくできる構成が望まれていた。【００５０】
そこで、本実施の形態においては、基板５の下端部位５ｕを形成する切断線ｅを、挿入方向Ｓに対して所定の角度傾けた。具体的には、切断線ｅの挿入方向Ｓの前方への延長線が、レンズ２の下側の端面２ｖの延長線２ｔよりも低く、切断線ｅの挿入方向Ｓの後方への延長戦が、レンズ２の下側の端面２ｖの延長線２ｔよりも高く位置するよう、切断線ｅを所定の角度傾けた。即ち、所定の角度傾いた切断線ｅに沿って、基板５を切断することにより、基板５の下端部位５ｕを形成する構成とした。【００５１】
その結果、切断装置の刃は、レンズ２に接触することが無く、また、切断後の下端部位５ｕをできるだけ、レンズ２の下側の端面２ｖよりも高く、即ち、径方向Ｒの内側に位置させることができることから、基板５をできるだけ小さく形成することができるため、超音波振動子１の小型化が図られている。【００５２】
また、図４、図５に示すように、基板５のバッキング材枠１０から超音波放射方向Ｐの後方に飛び出した部位において、各サイドボード４に対向する信号配線ランド５ｓが形成された両面に、ＧＮＤ配線ランド５ｇが形成されている。【００５３】
基板５のＧＮＤ配線ランド５ｇに、複数の接続ワイヤ８の一端が、半田等によって電気的に接続されている。尚、複数の接続ワイヤ８の他端は、各エンドボード３のレンズ２から飛び出した部位の表面に銅箔等が貼着されることにより形成された導体膜９１に対して、半田等により電気的に接続されている。【００５４】
即ち、基板５のＧＮＤ配線ランド５ｇは、接続ワイヤ８を介して導体膜９１に電気的に接続されている。このことにより、エンドボード３は接地される構成となっている。尚、図示しないが、導体膜９１は、サイドボード４にも形成されており、サイドボード４も接地されている。【００５５】
尚、従来においては、各エンドボード３の導体膜９１への接続ワイヤ８の他端の電気的な接続は、エンドボード３に貫通孔を設け、貫通孔内において、導体膜９１に接続ワイヤ８の他端を半田等で電気的に接続する構成を用いていたが、この構成では、貫通孔内での接続作業となるため、接続作業が行い難い他、接続強度が弱いといった欠点があった。【００５６】
そこで、本実施の形態においては、図４、図５に示すように、各エンドボード３のレンズ２からの飛び出し部位において、超音波放射方向Ｐの後端面に、図４に図示されるＧＮＤ配線ランド５ｇの延在方向に沿ってエンドボード３を貫通する複数の凹部３ｈを設け、各凹部３ｈの底面３ｈｔにおいて、底面３ｈｔに形成された導体膜９１に接続ワイヤ８の他端を、半田等で電気的に接続する構成を用いている。よって、超音波放射方向Ｐの後方から容易かつ確実に導体膜９１に接続ワイヤ８の他端を電気的に接続することができる構成を用いている。【００５７】
また、図３に示すように、基板５のバッキング材枠１０から超音波放射方向Ｐの後方に飛び出した部位において、基板５の各信号配線ランド５ｓ、ＧＮＤ配線ランド５ｇに、フレキシブル基板２１、２２の先端が電気的に接続されおり、各フレキシブル基板２１、２２の基端側には、超音波素子６に対して少なくとも電力や電気信号の授受を行う信号伝送ケーブル２０の先端が電気的に接続されている。【００５８】
尚、以下、超音波振動子１に、フレキシブル基板２１、２１が接続され、フレキシブル基板２１、２２に、信号伝送ケーブル２０が接続されたものを、超音波振動子モジュール６０と称す。【００５９】
具体的には、図９に示すように、基板５のバッキング材枠１０から飛び出した部位におけるサイドボード４に対向する両面の信号配線ランド５ｓに対して、２枚のフレキシブル基板２１の先端は、２枚のフレキシブル基板２２の先端よりも、挿入方向Ｓの前方位置において、上述した基板５の下端部位５ｕの近傍に電気的に接続されている。【００６０】
これは、基板５の片面のみに、フレキシブル基板２１、２２の各先端を電気的に接続する構成よりも両面に接続する構成の方が、フレキシブル基板２１、２２の後述する信号ライン２１ｂ、２２ｂ（図１０参照）の本数が増えたとしても、超音波振動子モジュール６０の小型化を図ることができるためである。【００６１】
また、図９に示すように、フレキシブル基板２１の後端は、フレキシブル基板２２の先端と挿入方向Ｓにおいて、範囲Ｍだけ重畳するよう、フレキシブル基板２２の先端は、基板５の信号配線ランド５ｓに対して電気的に接続されている。【００６２】
これは、重畳範囲Ｍを設けた方が、超音波振動子モジュール６０を挿入方向Ｓにおいて短くすることができるためである。即ち、超音波振動子モジュール６０の小型化を図ることができるためである。【００６３】
言い換えれば、重畳範囲Ｍを設けずに、基板５の信号配線ランド５ｓに対して、フレキシブル基板２１の先端を、フレキシブル基板２２の先端よりも挿入方向Ｓの前方位置において電気的に接続する構成を用いると、超音波振動子モジュール６０が挿入方向Ｓにおいて長くなってしまうためである。【００６４】
よって、重畳範囲Ｍは、挿入方向Ｓに、出来るだけ長く確保できることが、超音波振動子モジュール６０の小型化を実現するには好ましい。【００６５】
また、次に、基板５の両面の信号配線ランド５ｓ、ＧＮＤ配線ランド５ｇに対するフレキシブル基板２１、２２の先端の具体的な接続構成を、図１０、図１１を用いて説明する。尚、図１０、図１１は、図面を簡略化するため、基板５の片面にフレキシブル基板２１、２１の先端を接続する構成を示している。【００６６】
図１０、図１１に示すように、フレキシブル基板２１、２２は、樹脂層２１ａ、２２ａと、樹脂層２１ａの片面に形成された信号ライン２１ｂ、２２ｂが形成された層と、信号ライン２１ｂ、２２ｂの樹脂層２１ａ、２２ａとは反対側の面に形成された樹脂層２１ｃ、２２ｃと、樹脂層２１ｃ、２２ｃの信号ライン２１ｂ、２２ｂとは反対側の面に形成されたＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄが形成された層と、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄの樹脂層２１ｃ、２２ｃとは反対側の面に形成された樹脂層２１ｅ、２２ｅとの４層から形成されている。尚、樹脂層２１ａ、２２ａ、２１ｅ、２２ｅは、各フレキシブル基板２１、２２の外装を構成している。【００６７】
また、各フレキシブル基板２１、２２に、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄの層を設けたのは、信号ライン２１ｂ、２２ｂが基板５の信号線層５ｓに近接している場合において、信号ライン２１ｂ、２２ｂと信号線層５ｓとの間の意図しない信号の授受、所謂クロストークの発生を、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄを用いて防ぐためである。【００６８】
具体的には、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄが設けられていることにより、図１０に示すように、信号ライン２１ｂ、２２ｂを、信号線層５ｓからＨだけ十分離れて離間させることができるばかりか、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄは接地されていることから、信号ライン２１ｂ、２２ｂと信号線層５ｓとの間においてクロストークが発生し難くなる。即ち、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄは、シールド層として機能する。このことにより、クロストークに起因する超音波画像の表示に発生するノイズを低減させることができる。【００６９】
信号ライン２１ｂ、２２ｂは、各フレキシブル基板２１、２２の先端から、フライングリード２１ｂｆ、２２ｂｆとして複数、前方に突出しており、各フライングリード２１ｂｆ、２２ｂｆは、基板５の各信号配線ランド５ｓとなる信号線層５ｓに、図９、図１０に示すように、半田９９により電気的に接続されている。【００７０】
また、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄも各フレキシブル基板２１、２２の先端から、図１１に示すように、フライングリード２１ｄｆ、２２ｄｆとして前方に突出しており、各フライングリード２１ｄｆ、２２ｄｆは、基板５のＧＮＤ配線ランドとなるＧＮＤ線層５ｇに、図示しない半田等により電気的に接続されている。【００７１】
このような構成により、基板５の両面の信号配線ランド５ｓ、ＧＮＤ配線ランド５ｇに対して、フレキシブル基板２１、２２の先端は接続されている。【００７２】
また、図９に示すように、フレキシブル基板２１、２２の後端に対して、信号伝送ケーブル２０の先端は、半田２３、２４により、それぞれ電気的に接続されている。【００７３】
具体的には、信号伝送ケーブル２０は、複数本から構成されており、各ケーブルは、図８に示すように、信号線２０ａの外周に樹脂ジャケット２０ｂが被覆され、樹脂ジャケット２０ｂの外周にＧＮＤ線２０ｃが被覆され、ＧＮＤ線２０ｃの外周に樹脂ジャケット２０ｄが被覆された同軸線から構成されている。【００７４】
信号伝送ケーブル２０の各同軸線は、図７に示すように、信号伝送ケーブル２０の挿入方向Ｓの先端において、樹脂ジャケット２０ｄの挿入方向Ｓの先端よりもＧＮＤ線２０ｃが挿入方向Ｓの前方に突出し、ＧＮＤ線２０ｃの挿入方向Ｓの先端よりも樹脂ジャケット２０ｂの挿入方向Ｓの先端が挿入方向Ｓの前方に突出し、樹脂ジャケット２０ｂの挿入方向Ｓの先端よりも信号線２０ａの挿入方向Ｓの先端が挿入方向Ｓの前方に突出した構成を有している。【００７５】
また、突出した各信号線２０ａが、フレキシブル基板２１、２２の信号ライン２１ｂ、２２ｂのパターンに、半田２３、２４等によって電気的に接続され、突出した各ＧＮＤ線２０ｃが、フレキシブル基板２１、２２のＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄのパターンに、図示しない半田等によって電気的に接続されている。このことにより、フレキシブル基板２１、２２の後端に対して、信号伝送ケーブル２０の先端はそれぞれ電気的に接続されている。【００７６】
よって、信号伝送ケーブル２０は、フレキシブル基板２１、２２の信号ライン２１ｂ、２２ｂ、基板５の信号配線ランド５ｓ、信号配線ワイヤ７、シグナル電極１６を介して、超音波素子６に対して、各種電気信号や電力を授受する機能を有している。【００７７】
また、信号伝送ケーブル２０は、ＧＮＤ線２０ｃと、ＧＮＤライン２１ｄ、２２ｄと、ＧＮＤ配線ランド５ｇと、接続ワイヤ８とを介して、バッキング材枠１０の導体膜９１とともに接地されている。【００７８】
また、図１、図３に示すように、上述した構成を有する超音波振動子モジュール６０は、先端硬質部材４０内において、振動子ケース７０によって保持されている。尚、振動子ケース７０は、例えば樹脂から構成されている。【００７９】
また、振動子ケース７０内において、基板５の外周を覆うように金属シールド部材３０が設けられており、振動子ケース７０及びレンズ２に対して、挿入方向Ｓの先端側が、例えば絶縁性樹脂等から構成された接着剤５５によって固定されている。【００８０】
また、金属シールド部材３０は、基板５に対して、金属シールド部材３０の後述する太径部３０ａ内に充填された、例えば絶縁性樹脂等から構成された接着剤６５によって固定されている。【００８１】
尚、本実施の形態においては、超音波振動子モジュール６０に、金属シールド部材３０、振動子ケース７０が設けられたものを、超音波振動子ユニット５０とする。【００８２】
金属シールド部材３０は、筒状部材から形成されており、図３、図６に示すように、Ｒ１０の径を有する太径部３０ａと、超音波素子６と信号伝送ケーブル２０とを接続する方向、即ち、挿入方向Ｓにおいて、太径部３０ａよりも後方に位置する太径部よりも小径なＲ１１の径（Ｒ１１＜Ｒ１０）を有する細径部３０ｂと、挿入方向Ｓにおいて、太径部３０ａと細径部３０ｂとを繋ぐ段差部３０ｃとを具備して主要部が構成されている。尚、金属シールド部材３０は、太径部３０ａが基板５の外周を被覆しており、細径部３０ｂは、信号伝送ケーブル２０の挿入方向Ｓの先端側の外周を被覆している。【００８３】
尚、金属シールド部材３０、振動子ケース７０を設ける工程としては、先ず、超音波振動子モジュール６０の基板５の外周に対して、太径部３０ａが被覆するよう金属シールド部材３０を配置し、その後、金属シールド部材３０の挿入方向Ｓの前方側から接着剤６５を注入して基板５を太径部３０ａに固定し、その後、金属シールド部材３０の外周に、振動子ケース７０を被覆して、金属シールド部材３０に対して接着剤５５によって固定する工程を用いている。【００８４】
しかしながら、信号伝送ケーブル２０の各同軸線間には、隙間があるため、金属シールド部材３０内に接着剤６５を前方から充填すると、接着剤６５が信号伝送ケーブル２０の同軸線間から漏れてしまい、太径部３０ａ内に空洞が生じてしまう可能性がある。【００８５】
よって、本実施の形態においては、図３に示すように、金属シールド部材３０を超音波振動子モジュール６０の外周に被覆する際、予め金属シールド部材３０と、信号伝送ケーブル２０の金属シールド部材３０内に挿入される部位の外周とを、速乾性接着剤若しくは高粘性の接着剤等の仮固定用の接着剤５３を用いて仮固定し、その後、金属シールド部材３０内に前方から接着剤６５を充填する工程を用いている。【００８６】
即ち、超音波振動子ユニット５０は、金属シールド部材３０と、信号伝送ケーブル２０の金属シールド部材３０内に挿入される部位の外周とが接着剤５３によって接着固定された構成を有している。【００８７】
尚、仮固定用の接着剤５３としては、非導電性の金属フィラー（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３）等が含有されていても良い。【００８８】
このような構成によれば、金属シールド部材３０と信号伝送ケーブル２０との間の間隙が無くなることから、その後の工程において、金属シールド部材３０内に接着剤６５を充填したとしても、接着剤６５が、信号伝送ケーブル２０の同軸線間から漏れ出ることが無いため、接着剤６５は、確実に基板５の絶縁を確保しながら、金属シールド部材３０を固定する構成となっている。【００８９】
また、金属シールド部材３０の太径部３０ａは、図１に示すように、挿入方向Ｓの先端側に最大径部３０ａｍを有している。【００９０】
尚、最大径部３０ａｍは、基板５の超音波素子６側の部位が、超音波素子６の配列方向中心軸ｄが傾いていることに起因して大きくなっていることから、この基板５の大きな部位を被覆するために太径部３０ａに形成されている。【００９１】
この場合、最大径部３０ａｍの中心軸が、信号伝送ケーブル２０や太径部３０ａの他の部位の中心軸２０ｉと一致していると、最大径部３０ａｍの分だけ、超音波振動子ユニット５０が径方向Ｒに大きくなってしまう他、先端硬質部材４０内において、超音波振動子ユニット５０と他の部材との間にデットスペースが生じ、先端硬質部材４０の径が大きくなってしまうといった問題があった。【００９２】
よって、本実施の形態においては、最大径部３０ａｍは、径方向Ｒにおいて、中心軸３０ｉが信号伝送ケーブル２０や太径部３０ａの他の部位の中心軸２０ｉよりも図１中下側にずれて位置するよう振動子ケース７０内に設けられている。【００９３】
このことにより、先端硬質部材４０内において、超音波振動子ユニット５０と他の部材との間に生じるデットスペースが小さくなることから、太径部３０ａに最大径部３０ａｍが設けられていたとしても、超音波振動子ユニット５０の挿入方向Ｓの先端側の径Ｒ２を変えることなく、先端硬質部材４０の径Ｒ１を小さくすることができる構成となっている。【００９４】
図３、図６に戻って、金属シールド部材３０の太径部３０ａの段差部３０ｃに、開口部３３が形成されている。尚、開口部３３は、細径部３０ｂのみに形成されていても良い。【００９５】
太径部３０ａの内部において、基板５のＧＮＤ配線ランド５ｇに、グランド配線３５の一端３５ｓが、半田等によって電気的に接続されている。グランド配線３５の他端３５ｋは、開口部３３を介して、太径部３０ａ外、即ち、金属シールド部材３０外に延出され、細径部３０ｂにおける内周面３０ｎとは反対側の外周面３０ｇに、半田３２等によって電気的に接続されている。その結果、金属シールド部材３０は接地されている。【００９６】
尚、金属シールド部材３０は、確実に接地されていることから、仮に、レンズ２の端面２ｖに対する接着剤５５の接着が剥離してしまい、振動子ケース７０内に、体内から不純物を含む水等の導電性を有する液体が進入してしまったとしても、導電性を有する液体は、基板５とフレキシブル基板２１、２２との接続部等の超音波振動子ユニット５０内の導通部に接触する前に、接地された金属シールド部材３０に接触されやすい構成となっているため、電気安全性が確保されている。【００９７】
尚、このことを鑑みれば、金属シールド部材３０に限らず、上述したバッキング材枠１０も接地されていることが望ましい。これは、レンズ２の端面２ｖ付近から進入する液体は、必ず、バッキング材枠１０に接触するためである。【００９８】
このことから、本実施の形態においては、上述したように、バッキング材枠１０に導体膜９１が形成されており、導体膜９１は、基板５のＧＮＤ配線ランド５ｇと接続ワイヤ８を介して電気的に接続されていることから、バッキング材枠１０が接地された構成を有している。【００９９】
また、従来においては、金属シールド部材３０の接地構造として、図１３に示すように、筒状の金属シールド部材３０を、基板５の挿入方向Ｓの基端まで被覆し、基板５のＧＮＤ配線ランド５ｇに一端３５ｓが電気的に接続されたグランド配線３５の他端３５ｋを、金属シールド部材３０の挿入方向Ｓの基端の開口から金属シールド部材３０の外周面３０ｇまで引き回して外周面３０ｇに半田３２等で電気的に接続する構成を用いていた。【０１００】
よって、この図１３に示す構成では、グランド配線３５の他端３５ｋと金属シールド部材３０の外周面３０ｇとの接続部位の分を、振動子ケース７０内に確保しなければならないため、径方向Ｒにおける振動子ケース７０の内周面の径Ｒ９が接続部位の分だけ大きくなってしまう、即ち、超音波振動子ユニット５０が径方向Ｒに大きくなってしまうといった問題があった。【０１０１】
しかしながら、図３に示す構成においては、グランド配線３５の他端３５ｋを、太径部３０ａ内から、開口部３３を介して金属シールド部材３０外に引き出し、他端３５ｋを、太径部３０ａよりも小径な細径部３０ｂに電気的に接続する構成を有していることから、径方向Ｒにおける振動子ケース７０の内周面の径Ｒ３を、図１３に示す振動子ケース７０の内周面の径Ｒ９よりも小さくすることができる（Ｒ３＜Ｒ９）。即ち、超音波振動子ユニット５０の径を、図１３に示す径よりも小さくすることができる。【０１０２】
金属シールド部材３０は、基板５に対する各フレキシブル基板２１、２２の先端の上述した接続部位や、各フレキシブル基板２１、２２に対する信号伝送ケーブル２０の先端の上述した接続部位の外周を、絶縁性の接着剤６５とともに被覆することにより、各種接続部位の電気絶縁性を確保するものである。【０１０３】
尚、図１２に示すように、超音波振動子ユニット５０’における振動子ケース７０内において、振動子ケース７０の肉厚Ｒ１６を、図３に示す振動子ケース７０の肉厚Ｒ１５よりも大きくすれば（Ｒ１５＜Ｒ１６）、基板５の外周を金属シールド部材３０で覆わなくとも電気絶縁性を確保でき、耐電圧性能を向上させることができる。【０１０４】
しかしながら、このような図１２に示す構成では、超音波振動子ユニット５０’の外径Ｒ４が、図３に示す金属シールド部材３０を用いた場合の超音波振動子ユニット５０の外径Ｒ２よりも径方向Ｒに大きくなってしまい（Ｒ２＜Ｒ４）、好ましくない。【０１０５】
即ち、本実施の形態における図３に示す金属シールド部材３０を用いて、基板５や、フレキシブル基板２１、２２に対する各種接続部位の電気絶縁性の確保する構成においては、超音波振動子１に対して、接地された部材で覆われていない部分が無くなることから、電気安全上必要な耐電圧が低くなるため、振動子ケース７０の肉厚Ｒ１５を、図１２の振動子ケース７０の肉厚Ｒ１６よりも径方向Ｒに薄く形成でき（Ｒ１５＜Ｒ１６）、超音波振動子ユニット５０の外径Ｒ２を、図１２の超音波振動子ユニット５０’の外径Ｒ４よりも径方向Ｒに小さくすることができる（Ｒ２＜Ｒ４）。【０１０６】
また、金属シールド部材３０を用いない構成において、振動子ケース７０の肉厚を厚くせずに電気安全性を確保する構成として、振動子ケース７０の内周面に、塗装やメッキ等により金属を塗布する構成が周知である。【０１０７】
この構成によれば、振動子ケース７０の肉厚を厚くすることなく、さらに金属シールド部材３０を用いなくてもよいため、超音波振動子ユニット５０の外径をより小さくすることができる。しかしながらこの構成においては、塗装やメッキの際、振動子ケース７０の内周面が、熱的ダメージを受けてしまう他、薬品を用いた処理により化学的ダメージを受けてしまうことがあり好ましくない。【０１０８】
よって、本実施の形態においては、金属シールド部材３０を用いる構成を採用しているが、金属シールド部材３０によって超音波振動子ユニット５０の外径が大きくなってしまうのを防ぐため、できるだけ金属シールド部材３０を薄く形成する必要がある。【０１０９】
このような事情に鑑み、金属シールド部材３０を、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ等を用いて既知の電気鋳造によって形成すれば、図１５に示すように、金属シールド部材３０の肉厚Ｒ６を、図３の金属シールド部材３０の肉厚Ｒ５よりも薄く（Ｒ６＜Ｒ５）、均一な膜厚に形成することができるため、超音波振動子ユニット５０の外径Ｒ７を、図３の超音波振動子ユニットの外径Ｒ２よりも小さくすることができる（Ｒ７＜Ｒ２）。また、振動子ケース７０の内周面にメッキ等を行う必要が無いことから、振動子ケース７０にダメージを与えてしまうことが無い。【０１１０】
また、金属シールド部材３０を、電気鋳造によって形成すれば、小型に形成できるとともに、寸法構成が少なく精密に形成することができる。【０１１１】
このように、本実施の形態においては、超音波振動子ユニット５０において、振動子ケース７０内にて基板５の外周を覆う金属シールド部材３０を、太径部３０ａと、細径部３０ｂと、段差部３０ｃとから構成すると示した。また、段差部３０ｃまたは細径部３０ｂに形成された開口部３３を介して、一端３５ｓが基板５のＧＮＤ配線ランド５ｇに電気的に接続されたグランド配線３５の他端３５ｋを、太径部３０ａ内から、金属シールド部材３０外に引き出し、太径部３０ａよりも小径な細径部３０ｂの外周面３０ｇに電気的に接続することにより、金属シールド部材３０を接地する構成を有していると示した。【０１１２】
このことによれば、他端３５ｋを、細径部３０ｂの外周面３０ｇに電気的に接続することにより、金属シールド部材３０に対する他端３５ｋの接続に伴い、他端３５ｋの接続部位が、金属シールド部材３０の内、一番太径な太径部３０ａよりも径方向Ｒの外側にはみ出てしまうことがない。よって、図３に示すように、径方向Ｒにおける振動子ケース７０の内周面の径Ｒ３を、従来用いていた図１３に示す振動子ケース７０の内周面の径Ｒ９よりも小さくすることができる（Ｒ３＜Ｒ９）。即ち、超音波振動子ユニット５０の外径を、従来の図１３に示す超音波振動子ユニットの外径よりも小さくすることができる。【０１１３】
さらに、金属シールド部材３０は、振動子ケース７０内において、確実に基板５に対するフレキシブル基板２１、２２の接続部位や、フレキシブル基板２１、２２に対する信号伝送ケーブル２０の接続部位を絶縁性の接着剤６５とともに覆うことから、各種接続部位の電気絶縁性を確保することができる。【０１１４】
尚、上述したような、超音波振動子ユニット５０は、例えば超音波内視鏡１００に設けられる。以下、超音波振動子ユニット５０が設けられた超音波内視鏡の構成を、図１６を用いて説明する。【０１１５】
図１６は、図３の超音波振動子ユニットが設けられた超音波内視鏡の外観を示す図である。【０１１６】
超音波内視鏡１００は、被検体内に挿入される細長な挿入部１１０と、この挿入部１１０の挿入方向Ｓの基端に設けられた操作部１０３と、操作部１０３から延出された可撓性を有するユニバーサルコード１０４と、該ユニバーサルコード１０４の延出端に設けられたコネクタ１０５とにより主要部が構成されている。【０１１７】
コネクタ１０５に、光源コネクタ１０５ａと、電気コネクタ１０５ｂと、超音波コネクタ１０５ｃと、吸引口金１０５ｄと、送気送水口金１０５ｅとが設けられている。【０１１８】
光源コネクタ１０５ａに、照明光を供給する光源装置が着脱自在になっているとともに、電気コネクタ１０５ｂに、信号ケーブルを介して各種の信号処理等を行うビデオプロセッサが着脱自在となっている。【０１１９】
また、超音波コネクタ１０５ｃに、超音波観測装置に接続される超音波ケーブル１０６を介して超音波観測装置が着脱自在となっているともに、吸引口金１０５ｄに、吸引チューブを介して吸引ポンプが着脱自在であり、さらに、送気送水口金１０５ｅに、送気・送水チューブを介して送水タンクが着脱自在となっている。【０１２０】
挿入部１１０は、挿入方向Ｓの先端側から順に、先端部１１１と、例えば上下方向及び左右方向に湾曲自在に構成された湾曲部１１２と、長尺でかつ可撓性を有する可撓管部１１３とが連設されて構成されている。【０１２１】
先端部１１１において、超音波振動子１のフレキシブル基板２１、２２から延出された信号伝送ケーブル２０は、挿入部１１０、操作部１０３、ユニバーサルコード１０４、コネクタ１０５の超音波コネクタ１０５ｃまで挿通されており、超音波コネクタ１０５ｃにて、超音波ケーブル１０６と電気的に接続されている。【０１２２】
尚、以上、図１６に示した超音波内視鏡１００の構成は、あくまでも一例であり、この構成に限定されるものではない。【０１２３】
以上から、電気安全性を確保することができるとともに、細径化を実現できる超音波振動子ユニット５０、超音波内視鏡１００を提供することができる。【０１２４】
尚、上述した実施の形態においては、基板５に対して信号伝送ケーブル２０を、フレキシブル基板２１、２２を介して電気的に接続する場合を例に挙げて示したが、フレキシブル基板２１、２２を用いずに、信号伝送ケーブル２０を、直接基板５に電気的に接続する構成であっても構わない。【０１２５】
また、上述した実施の形態では超音波振動子に用いる超音波素子として超音波素子６を用いた場合を例に挙げて示したが、超音波素子６の代わりに空隙を挟んで対向する一対の電極からなる静電容量型超音波振動子（C-MUT）の素子を用いても構わない。【０１２６】
本出願は、２０１１年５月１３日に日本国に出願された特願２０１１−１０８５１０号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものである。
【図１】
2012157354.tif 000003
【図２】
2012157354.tif 000004
【図３】
2012157354.tif 000005
【図４】
2012157354.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012157354.tif 000008
【図７】
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【図８】
2012157354.tif 000010
【図９】
2012157354.tif 000011
【図１０】
2012157354.tif 000012
【図１１】
2012157354.tif 000013
【図１２】
2012157354.tif 000014
【図１３】
2012157354.tif 000015
【図１４】
2012157354.tif 000016
【図１５】
2012157354.tif 000017
【図１６】
2012157354.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月13日(2012.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2012157354.tif 000019
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2012157354.tif 000020
【国際調査報告】
2012157354.tif 000021
2012157354.tif 000022
2012157354.tif 000023
2012157354.tif 000024