(57)【要約】【課題】本発明は、探触子径を抑えつつ、容易に多チャンネル化を図ることができる超音波探触子、及びそれを用いた超音波診断装置を得ることを目的とするものである。【解決手段】フレキシブル配線基板１１は、振動子部に接続されている。フレキシブル配線基板１１の表面には、ケーブル１２が接続された複数の第１ケーブル接続ランドが設けられている。また、フレキシブル配線基板には、複数のスルーホールが設けられている。フレキシブル配線基板１１の裏面には、ケーブル１２が接続された複数の第２ケーブル接続ランドが設けられている。第２ケーブル接続ランドは、スルーホールに接続されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波を送受信する複数の振動子部と、
上記振動子部に接続された複数の主信号線を含むフレキシブル配線基板と、
上記フレキシブル配線基板に接続されている複数のケーブルと
を備え、
上記フレキシブル配線基板の表面には、上記主信号線に接続された第１ケーブル接続ランドが設けられており、
上記フレキシブル配線基板の裏面には、上記主信号線に接続された第２ケーブル接続ランドが設けられており、
上記ケーブルは、上記第１及び第２ケーブル接続ランドに接続されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
上記第１ケーブル接続ランドと上記第２ケーブル接続ランドとは、上記フレキシブル配線基板の表裏に互いにずらして配置されていることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
【請求項３】
上記フレキシブル配線基板は、探触子中心軸を中心とする円弧状に湾曲されており、上記ケーブルは、予め湾曲された上記フレキシブル配線基板に半田付けされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
診断装置本体、
被検体に対して超音波を送受信する複数の振動子部と、上記振動子部に接続された複数の主信号線を含むフレキシブル配線基板と、上記フレキシブル配線基板に接続されている複数のケーブルを含む探触子ケーブル体とを有する超音波探触子、及び
上記診断装置本体と上記探触子ケーブル体との間に設けられ、超音波を送受信する上記振動子部を切り替えるコネクタ部
を備え、
上記フレキシブル配線基板の表面には、上記主信号線に接続された第１ケーブル接続ランドが設けられており、
上記フレキシブル配線基板の裏面には、上記主信号線に接続された第２ケーブル接続ランドが設けられており、
上記ケーブルは、上記第１及び第２ケーブル接続ランドに接続されていることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体の体腔内に挿入され被検体に対して超音波を送受信する超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波探触子では、探触子先端に位置する振動子部と診断装置本体に接続されるケーブルとの間が、フレキシブル配線基板により接続されている。そして、フレキシブル配線基板には、振動子部の各チャンネルに対応して配線パターンが印刷されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の超音波探触子では、フレキシブル配線基板により信号を伝送するため、体腔内で様々な方向へ繰り返し湾曲されることにより、配線パターンが断線する恐れがあった。また、体腔内に挿入するために探触子の径には制限があるため、これに伴いフレキシブル配線基板の幅寸法にも制限があり、多チャンネル化の妨げとなっていた。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、探触子径を抑えつつ、容易に多チャンネル化を図ることができる超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る超音波探触子は、被検体に対して超音波を送受信する複数の振動子部と、振動子部に接続された複数の主信号線を含むフレキシブル配線基板と、フレキシブル配線基板に接続されている複数のケーブルとを備え、フレキシブル配線基板の表面には、主信号線に接続された第１ケーブル接続ランドが設けられており、フレキシブル配線基板の裏面には、主信号線に接続された第２ケーブル接続ランドが設けられており、ケーブルは、第１及び第２ケーブル接続ランドに接続されている。
また、この発明に係る超音波診断装置は、診断装置本体、被検体に対して超音波を送受信する複数の振動子部と、振動子部に接続された複数の主信号線を含むフレキシブル配線基板と、フレキシブル配線基板に接続されている複数のケーブルを含む探触子ケーブル体とを有する超音波探触子、及び診断装置本体と探触子ケーブル体との間に設けられ、超音波を送受信する振動子部を切り替えるコネクタ部を備え、フレキシブル配線基板の表面には、主信号線に接続された第１ケーブル接続ランドが設けられており、フレキシブル配線基板の裏面には、主信号線に接続された第２ケーブル接続ランドが設けられており、ケーブルは、第１及び第２ケーブル接続ランドに接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置は、フレキシブル配線基板の両面にケーブル接続ランドを設けたので、フレキシブル配線基板の幅寸法を小さくすることができるとともに、フレキシブル配線基板の枚数を少なくすることができ、探触子径を抑えつつ、容易に多チャンネル化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による超音波探触子を用いた超音波診断装置を示す構成図である。図において、診断装置本体１には、コネクタ部２を介して超音波探触子３が接続されている。超音波探触子３は、被検体の体腔内に挿入される。また、超音波探触子３は、コネクタ部２に接続された探触子ケーブル体４と、探触子ケーブル体４の先端部に接続された探触子本体５とを有している。探触子本体５は、被検体に超音波を照射するとともに、被検体からの超音波の反射波を受信して電気信号に変換する多数（例えば１９２個）の振動子部６を有している。
【０００９】
コネクタ部２には、超音波を送受信する振動子部６を切り替えるための接続切替スイッチ７と、接続切替スイッチ７を制御する接続制御回路８とが設けられている。接続切替スイッチ７には、診断装置本体１からの超音波送信信号が入力される。また、振動子部６からの超音波受信信号は、接続切替スイッチ７から診断装置本体１に出力される。接続制御回路８は、診断装置本体１から入力される超音波走査位置情報に応じて接続切替スイッチ７を制御する。
【００１０】
診断装置本体１には、操作手段、送波整相手段、受波整相手段、制御信号生成手段及び表示手段等（いずれも図示せず）が設けられている。計測条件等の必要なデータは、操作手段を操作することにより入力される。送波整相手段は、計測条件に基づいた送波信号を生成する。受波整相手段は、振動子部６からの信号に基づいて超音波像を生成する。制御信号生成手段は、超音波の送受波に同期して接続制御回路８に入力する制御信号を生成する。表示手段には、計測条件や得られた超音波像が表示される。
【００１１】
図２は図１の探触子本体５の断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。なお、図２は図３のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図において、探触子本体５の形状は円筒状であり、探触子本体５の内側には、光学内視鏡や処置用鉗子等を配置するための空間５ａが確保されている。振動子部６の内周側には、フェライトゴムからなるバッキング部材９が配置されている。振動子部６の外周面上には、音響レンズ１０が配置されている。
【００１２】
振動子部６には、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）１１が接続されている。この例における探触子本体５には、４つのフレキシブル配線基板１１が用いられており、各フレキシブル配線基板１１には、振動子部６の総数の１／４の振動子部６が接続されている。また、各フレキシブル配線基板１１は、探触子本体５の中心軸を中心とする円弧状に湾曲されている。さらに、フレキシブル配線基板１１は、探触子本体５の周方向に互いに等間隔をおいて配置されている。
【００１３】
各フレキシブル配線基板１１の両面には、複数本のケーブル１２が接続されている。ケーブル１２は、振動子部６と１：１で対応している。また、これらのケーブル１２を束ねることにより、図１の探触子ケーブル体４が構成されている。
【００１４】
フレキシブル配線基板１１及びケーブル１２の先端部は、円筒状のカバー１３により囲繞されている。カバー１３の内側には、空間５ａを確保しつつ、樹脂からなる充填材１４が充填されている。これにより、フレキシブル配線基板１１の変形や、ケーブル１２のフレキシブル配線基板１１への接続部の動きが阻止されている。
【００１５】
図４は図２の振動子部６、フレキシブル配線基板１１及びケーブル１２の接続状態を示す平面図、図５は図４のフレキシブル配線基板１１を示す平面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、図７は図５のフレキシブル配線基板１１を示す底面図である。
【００１６】
フレキシブル配線基板１１の表面（第１面）上には、振動子部６にそれぞれ接続された複数の主信号線１３が設けられている。各主信号線１３の第１端部は、対応する振動子部６の信号線引出部に接続されている。
【００１７】
フレキシブル配線基板１１の表面には、ケーブル１２が接続された複数の第１ケーブル接続ランド１４が設けられている。また、フレキシブル配線基板１１には、複数のスルーホール１５が設けられている。第１ケーブル接続ランド１４及びスルーホール１５は、フレキシブル配線基板１１の幅方向（図４の上下方向）に交互に配置されている。そして、主信号線１３の第２端部は、ケーブル接続ランド１４及びスルーホール１５に交互に接続されている。
【００１８】
フレキシブル配線基板１１の裏面（第２面）には、ケーブル１２が接続された複数の第２ケーブル接続ランド１６が設けられている。第２ケーブル接続ランド１６は、フレキシブル配線基板１１の裏面に設けられた補助信号線１７を介してスルーホール１５に１：１で接続されている。また、フレキシブル配線基板１１の裏面には、リターン線であるＧＮＤ（グランド）線１８が設けられている。ＧＮＤ線１８は、図７の斜線を付した領域全体に設けられている。ＧＮＤ線１８には、図示しないリターン用のケーブルが接続されている。
【００１９】
このように、ケーブル１２は、フレキシブル配線基板１１の幅方向に交互に、第１及び第２ケーブル接続ランド１４，１６に接続されている。即ち、ケーブル１２の半数が第１ケーブル接続ランド１４に接続され、残りの半数が第２ケーブル接続ランド１６に接続されている。
【００２０】
また、図６に示すように、第１ケーブル接続ランド１４及び第２ケーブル接続ランド１６の位置は、フレキシブル配線基板１１の幅方向に直角な方向、即ち主信号線１３の長さ方向に寸法ｄだけ互いにずらされている。言い換えると、第１ケーブル接続ランド１４と第２ケーブル接続ランド１６とは、フレキシブル配線基板１１の表裏に非対称に配置されている。
【００２１】
このような超音波探触子３では、フレキシブル配線基板１１にケーブル接続ランド１４，１６を設け、これらのケーブル接続ランド１４，１６にケーブル１２を接続して、診断装置本体１との信号の送受信を行うようにした。即ち、フレキシブル配線基板１１による信号伝送は一部のみとし、主にケーブル１２により信号が伝送される。従って、探触子ケーブル体４の可撓性が向上するとともに、フレキシブル配線基板１１上の配線の断線を防止することができる。また、探触子ケーブル体４の径を小さくすることができる。
【００２２】
また、ベース材の両面に配線パターンが形成された２層構造のフレキシブル配線基板１１を用い、フレキシブル配線基板１１の両面にケーブル接続ランド１４，１６を設けたので、フレキシブル配線基板１１の幅寸法を小さくすることができるとともに、フレキシブル配線基板１１の枚数を少なくすることができ、探触子径を抑えつつ、容易に多チャンネル化を図ることができる。
【００２３】
さらに、第１ケーブル接続ランド１４と第２ケーブル接続ランド１６とは、フレキシブル配線基板１１の表裏にずらして配置されているので、例えば第１ケーブル接続ランド１４にケーブル１２を半田付けした後に、第２ケーブル接続ランド１６にケーブル１２を半田付けする際、半田付けの熱で第１ケーブル接続ランド１４の半田が融解し、接続済みのケーブル１２が外れてしまうのが防止される。
【００２４】
なお、上記の例では２層配線構造のフレキシブル配線基板１１を示したが、３層以上のものであってもよい。
【００２５】
実施の形態２．
次に、図８はこの発明の実施の形態１による超音波探触子のフレキシブル配線基板を示す平面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図、図１０は図８のフレキシブル配線基板を示す底面図である。実施の形態１では、第１及び第２ケーブル接続ランド１４，１６の位置をずらしたが、実施の形態２では、第１及び第２ケーブル接続ランド１４，１６が主信号線１３の長さ方向の同じ位置に配置されている。即ち、第１ケーブル接続ランド１４は、第２ケーブル接続ランド１６に対してピッチ方向にはずらされているが、主信号線１３の長さ方向については第２ケーブル接続ランド１６のほぼ真上に配置されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２６】
このように、フレキシブル配線基板１１のベースに高い断熱性を持たせたり、比較的低温でケーブル１２を半田付けしたりすることにより、反対面の半田付けの熱の影響を低減することができれば、第１及び第２ケーブル接続ランド１４，１６の位置をずらさなくてもよく、フレキシブル配線基板１１の長さ寸法を小さくすることができる。
【００２７】
実施の形態３．
次に、図１１はこの発明の実施の形態３による超音波探触子のフレキシブル配線基板を示す平面図、図１２は図１１のフレキシブル配線基板の断面図である。実施の形態１、２では、フレキシブル配線基板１１の表面に主信号線１３を集め、スルーホール１５によりケーブル接続ランド１４，１６を表裏に振り分けたが、実施の形態３では、フレキシブル配線基板１１の表面及び裏面に主信号線１３が設けられている。そして、主信号線１３がそれぞれケーブル接続ランド１４，１６に直接接続されている。他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００２８】
このように、振動子部６に接続された主信号線１３をフレキシブル配線基板１１の両面に設けることにより、フレキシブル配線基板１１の幅寸法を小さくすることができ、超音波探触子の径の縮小化を図ることができる。
【００２９】
なお、実施の形態３のフレキシブル配線基板１１において、第１及び第２ケーブル接続ランド１４，１６の位置を実施の形態１のようにずらしてもよいことは勿論である。
【００３０】
実施の形態４．
次に、図１３はこの発明の実施の形態４による超音波探触子のフレキシブル配線基板を示す平面図、図１４は図１３のフレキシブル配線基板の断面構造を示す説明図、図１５は図１３のフレキシブル配線基板を示す底面図である。また、図１４では、実施の形態４におけるケーブル１２の接続方法も示している。
【００３１】
図において、フレキシブル配線基板１１の表面には、第１ＧＮＤ用ランド１９が設けられている。フレキシブル配線基板１１の裏面には、ＧＮＤ線１８に接続された第２ＧＮＤ用ランド２０が設けられている。第１ＧＮＤ用ランド１９は、複数のスルーホール２１と、フレキシブル配線基板１１の裏面に設けられた複数のＧＮＤ接続線２２を介して第２ＧＮＤ用ランド２０に接続されている。
【００３２】
第１ＧＮＤ用ランド１９は、第１ケーブル接続ランド１４よりもフレキシブル配線基板１１の端部側（ケーブル１２側）に配置されている。また、第２ＧＮＤ用ランド２０は、第２ケーブル接続ランド１６よりもフレキシブル配線基板１１の端部側（ケーブル１２側）に配置されている。
【００３３】
また、第２ケーブル接続ランド１６及び第２ＧＮＤ用ランド２０の位置は、第１ケーブル接続ランド１４及び第１ＧＮＤ用ランド１９に対して、フレキシブル配線基板１１の幅方向に直角な方向にずらされている。即ち、全てのランド１４，１６，１９，２０は、フレキシブル配線基板１１の厚さ方向について互いに重ならないようにずらして配置されている。
【００３４】
ケーブル１２としては、図１４に示すように、同軸ケーブルが用いられている。各ケーブル１２では、内部導体１２ａがケーブル接続ランド１４，１６に接続（半田付け）され、外部導体１２ｂがＧＮＤ用ランド１９，２０に接続される。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３５】
このような超音波探触子では、フレキシブル配線基板１１の両面にケーブル接続ランド１４，１６及びＧＮＤ用ランド１９，２０が振り分けて配置されているので、フレキシブル配線基板１１の両面に同軸ケーブルを容易に接続することができる。即ち、ケーブル１２として同軸ケーブルを用いることができる。従って、ケーブル１２として、一括シールド付き同軸多芯ケーブルを使用し、耐ノイズ性を向上させることもできる。
【００３６】
実施の形態５．
次に、図１６はこの発明の実施の形態５による超音波探触子の要部を示す概略の構成図である。この例では、フレキシブル配線基板１１は、探触子本体５の中心軸を中心とする円弧状に予め湾曲されている。即ち、フレキシブル配線基板１１には、予め丸みが付けられている。フレキシブル配線基板１１には、例えば実施の形態４と同様の配線パターンが印刷されている。フレキシブル配線基板１１の曲率半径Ｒと探触子本体５の半径Ｄ／２との関係は、Ｒ＞Ｄ／２、Ｒ＝Ｄ／２、Ｒ＜Ｄ／２のいずれであってもよい。
【００３７】
また、フレキシブル配線基板１１の表面（探触子本体５の外周面側）に接続されたケーブル１２のピッチｄ１と、裏面（探触子本体５の内周面側）に接続されたケーブル１２のピッチｄ２との関係は、ｄ１＞ｄ２となっている。他の構成は、実施の形態４と同様である。
【００３８】
図１７は図１６のフレキシブル配線基板１１を湾曲させる方法の一例を示す説明図である。フレキシブル配線基板１１の裏面にケーブル１２を半田付けする際、フレキシブル配線基板１１は、専用の治具２３の凹部２３ａ内に配置される。凹部２３ａの底面形状は、フレキシブル配線基板１１を湾曲させるべき形状に湾曲している。また、第２ＧＮＤ用ランド２０上には、ケーブル１２の外部導体１２ｂを挟むように円弧状の金属プレート２４がセットされる。この状態で、外部導体１２ｂは、第２ＧＮＤ用ランド２０と金属プレート２４との間に半田付けされる。
【００３９】
また、フレキシブル配線基板１１の表面にケーブル１２を半田付けする際には、別の軸の湾曲した凸部上にセットされる。そして、第１ＧＮＤ用ランド１９上には、金属プレート２４が逆向きに半田付けされる。
【００４０】
このような超音波探触子では、フレキシブル配線基板１１を湾曲させることにより、探触子径を抑えつつ、容易に多チャンネル化を図ることができる。また、予め湾曲されたフレキシブル配線基板１１にケーブル１２が半田付けされているので、ケーブル１２の半田付け後にフレキシブル配線基板１１を湾曲させる必要がなく、半田付け後にフレキシブル配線基板１１を変形させることによるケーブル１２の外れが防止される。
【００４１】
なお、フレキシブル配線基板１１を湾曲させる方法は、図１７で示した方法に限らず、例えばフレキシブル配線基板１１の製造時にベース材を湾曲させるなどしてもよい。
また、上記の例では、フレキシブル配線基板１１の両面にケーブル１２を接続したが、例えば図１８に示すように、フレキシブル配線基板１１の表面のみにケーブル１２を接続することも可能である。
さらに、上記の例では、フレキシブル配線基板１１を湾曲させたが、例えば図１９に示すように、フレキシブル配線基板１１を湾曲させず、平板状のまま探触子本体５内に配置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施の形態１による超音波探触子を用いた超音波診断装置を示す構成図である。
【図２】図１の探触子本体の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２の振動子部、フレキシブル配線基板及びケーブルの接続状態を示す平面図である。
【図５】図４のフレキシブル配線基板を示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図５のフレキシブル配線基板を示す底面図である。
【図８】この発明の実施の形態１による超音波探触子のフレキシブル配線基板を示す平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】図８のフレキシブル配線基板を示す底面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による超音波探触子のフレキシブル配線基板を示す平面図である。
【図１２】図１１のフレキシブル配線基板の断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による超音波探触子のフレキシブル配線基板を示す平面図である。
【図１４】図１３のフレキシブル配線基板の断面構造を示す説明図である。
【図１５】図１３のフレキシブル配線基板を示す底面図である。
【図１６】この発明の実施の形態５による超音波探触子の要部を示す概略の構成図である。
【図１７】図１６のフレキシブル配線基板を湾曲させる方法の一例を示す説明図である。
【図１８】図１６のフレキシブル配線基板の表面のみにケーブルを接続した例を示す構成図である。
【図１９】図１６のフレキシブル配線基板を平板状態のままとした例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  診断装置本体、２  コネクタ部、３  超音波探触子、４  探触子ケーブル体、６  振動子部、１１  フレキシブル配線基板、１２  ケーブル、１３  主信号線、１４  第１ケーブル接続ランド、１６  第２ケーブル接続ランド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006167282.tif 000017
【図１６】
2006167282.tif 000018
【図１７】
2006167282.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2006167282.tif 000021