(57)【要約】  【課題】  超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極からフレキシブルプリント基板を用いて信号線を引き出す場合に、フレキシブルプリント基板の寿命が縮まることを防止する。  【解決手段】  ＦＰＣ２を引き出し口を軸に、超音波素子１の背面回りに１８０°折り曲げ、次いでＦＰＣを配列方向中心に向かって９０°折り曲げ、次いでＦＰＣを配列方向中心においてバッキング３側を通って−ｙ方向に９０°折り曲げ、次いで最終的にバッキングから遠い側を通って＋ｙ方向に１８０°折り曲げて逆方向に引き出し、次いでＦＰＣの配列方向中心において折り曲げられた部分を、Ｌ型のＦＰＣ固定板４により−ｙ方向と−ｚ方向を覆って固定する。【選択図】  図１
2006230624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極から引き出された可撓性基板を折り曲げて駆動回路基板の方向に引き出す超音波探触子において、
前記可撓性基板を前記駆動回路基板の方向とは１８０°逆方向に折り曲げた第１の折り曲げ部と、前記折り曲げ状態からさらに前記駆動回路基板の方向に１８０°折り曲げて構成した第２の折り曲げ部とを有し、前記第１の折り曲げ部と第２の折り曲げ部とを固定部材により固定することを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極から、前記複数の圧電素子の配列方向に複数引き出された可撓性基板を折り曲げ、所定の１つの可撓性基板を基準位置として駆動回路基板の方向に引き出す超音波探触子において、
前記基準位置の可撓性基板を除く可撓性基板を前記基準位置の可撓性基板の方向に折り曲げ、
前記基準位置の可撓性基板の位置においてすべての可撓性基板を前記駆動回路基板の方向と１８０°逆方向に折り曲げ、
この状態から前記駆動回路基板の方向に１８０°折り曲げてこの状態の可撓性基板を固定部材により固定することを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
前記基準位置の可撓性基板は、前記複数の圧電素子の配列方向の略中心に位置する可撓性基板であることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極から引き出された可撓性基板（フレキシブルプリント基板）を折り曲げて駆動回路基板の方向に引き出す超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号線としてフラットなフレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit：以下ＦＰＣとも言う）を用いた超音波探触子の従来例として、下記の特許文献１には、複数の圧電素子を凸状に配列したコンベックス型の超音波探触子において複数の圧電素子の各電極から引き出したＦＰＣを折り曲げる工夫が開示されている。
【０００３】
図５は従来のリニア型超音波探触子の基本的なＦＰＣ折り曲げ方法を示す。超音波素子１はｘ方向に複数の圧電素子（不図示）がリニアに配列されて圧電素子の表面に共通電極（不図示）が、裏面に各駆動電極（不図示）が形成されて共通電極及び駆動電極からＦＰＣ２が引き出されるとともに、駆動電極側がバッキング３により支持されている。そして、圧電素子の表面の方向（＋ｚ方向、図面の裏側の方向）に超音波を送受信することにより、ｘ−ｚ面の超音波断層画像を得る。
【０００４】
図５はこのような超音波素子１において、図５（ａ）に示すように圧電素子の配列方向（ｘ方向）の端部の各電極から−ｙ方向に引き出された１本のフラットなＦＰＣ２を、図５（ｂ）〜（ｇ）に示すようにバッキング３側（超音波素子１の背面側）の配列方向中心において逆方向（＋ｙ方向）の駆動回路基板５側に引き出す場合の折り曲げ構成を示している。まず、図５（ａ）に示すようにＦＰＣ２が超音波素子１から引き出された状態から、図５（ｂ）に示すようにＦＰＣ２を引き出し口を軸に、超音波素子１の背面回りに１８０°折り曲げる。次いで図５（ｃ）に示すようにＦＰＣ２を配列方向中心に向かって９０°折り曲げ、次いで図５（ｄ）に示すようにＦＰＣ２を配列方向中心において９０°折り曲げて逆方向に引き出す。そして、図５（ｅ）、（ｆ）に示すようにＦＰＣ２の配列方向中心において折り曲げられた部分を、Ｌ型のＦＰＣ固定板４により−ｙ方向と−ｚ方向を覆って固定する。また、超音波素子１を用いて３次元の超音波画像を取得する超音波探触子では、図５（ｇ）に示すように超音波素子１を±ｙ方向に揺動又は回転させる。
【０００５】
図６は従来例として、図５に示す超音波素子１において、図６（ａ）に示すように圧電素子の配列方向に４本のＦＰＣNo.1〜No.4を引き出して、これらをＦＰＣNo.2の位置においてまとめて束ねて逆方向に引き出す構成を示している。まず、図６（ａ）に示すようにＦＰＣNo.1〜No.4が超音波素子１から引き出された状態から、図６（ｂ）に示すようにＦＰＣNo.1を引き出し口を軸に１８０°折り曲げる。次いで図６（ｃ）に示すようにＦＰＣNo.1をＦＰＣNo.2に向かって９０°折り曲げ、次いでＦＰＣNo.1をＦＰＣNo.2の位置において９０°折り曲げて逆方向に引き出す。これにより、ＦＰＣNo.1の折り曲げが終了する。次いで図６（ｄ）に示すようにＦＰＣNo.2を引き出し口を軸に１８０°折り曲げる。ＦＰＣNo.2はこれで折り曲げが終了する。
【０００６】
次いで図６（ｅ）に示すようにＦＰＣNo.3を引き出し口を軸に１８０°折り曲げ、次いで図６（ｆ）に示すようにＦＰＣNo.3をＦＰＣNo.2に向かって９０°折り曲げ、次いで図６（ｇ）に示すようにＦＰＣNo.3をＦＰＣNo.2の位置において９０°折り曲げて逆方向に引き出す。これにより、ＦＰＣNo.1の折り曲げが終了する。次いで図６（ｈ）に示すようにＦＰＣNo.4を引き出し口を軸に１８０°折り曲げ、次いで図６（ｉ）に示すようにＦＰＣNo.4をＦＰＣNo.2に向かって９０°折り曲げ、次いで図６（ｊ）に示すようにＦＰＣNo.4をＦＰＣNo.2の位置において９０°折り曲げて逆方向に引き出す。これにより、ＦＰＣNo.4の折り曲げが終了する。
【特許文献１】特開平５−２４４６９３号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来例では、ＦＰＣ２のうち、ＦＰＣNo.1、No.3、No.4を引き出し位置で９０°折り曲げ、その折り曲げ線の角度が４５°となるので、折り返し点○までＦＰＣ固定板４が届かず、折り返し点○がフリーとなる。このため、図５（ｇ）に示すように超音波素子１を揺動又は回転させてＦＰＣ２のうち、ＦＰＣNo.1、No.3、No.4が屈曲すると、屈曲点が折り返し点○そのものとなって折り返し点○に応力集中が発生してＦＰＣ２のうち、ＦＰＣNo.1、No.3、No.4の寿命が縮まるという問題点がある。特に図６に示すように複数（ｎ）のＦＰＣを１箇所にまとめて引き出す構成では、図６（ｋ）（ｌ）に示すようにｎ−１個のＦＰＣ（この例ではＦＰＣNo.1、No.3、No.4）の折り曲げ角度が４５°となって折り返し点○が多数存在し、屈曲負荷が増加し、ＦＰＣNo.1、No.3、No.4の寿命が縮まる。
【０００８】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極からフレキシブルプリント基板を用いて信号線を引き出す場合に、フレキシブルプリント基板の寿命が縮まることを防止することができる超音波探触子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、
超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極から引き出された可撓性基板を折り曲げて駆動回路基板の方向に引き出す超音波探触子において、
前記可撓性基板を前記駆動回路基板の方向とは１８０°逆方向に折り曲げた第１の折り曲げ部と、前記折り曲げ状態からさらに前記駆動回路基板の方向に１８０°折り曲げて構成した第２の折り曲げ部とを有し、前記第１の折り曲げ部と第２の折り曲げ部とを固定部材により固定する構成とした。
この構成により、フレキシブルプリント基板の折り返し点が固定部材の中に入るので、超音波素子を揺動又は回転させてフレキシブルプリント基板が屈曲する３次元の超音波画像を取得する超音波探触子において、フレキシブルプリント基板の屈曲範囲内の柔軟性が変化しないため、応力集中が発生せず、このため、フレキシブルプリント基板の寿命が縮まることを防止することができる。
【００１０】
また本発明は上記目的を達成するために、
超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極から、前記複数の圧電素子の配列方向に複数引き出された可撓性基板を折り曲げ、所定の１つの可撓性基板を基準位置として駆動回路基板の方向に引き出す超音波探触子において、
前記基準位置の可撓性基板を除く可撓性基板を前記基準位置の可撓性基板の方向に折り曲げ、
前記基準位置の可撓性基板の位置においてすべての可撓性基板を前記駆動回路基板の方向と１８０°逆方向に折り曲げ、
この状態から前記駆動回路基板の方向に１８０°折り曲げてこの状態の可撓性基板を固定部材により固定する構成とした。
また、前記基準位置の可撓性基板は、前記複数の圧電素子の配列方向の略中心に位置する可撓性基板であることを特徴とする。
この構成により、フレキシブルプリント基板の折り返し点が固定部材の中に入るので、超音波素子を揺動又は回転させてフレキシブルプリント基板が屈曲する３次元の超音波画像を取得する超音波探触子において、フレキシブルプリント基板の屈曲範囲内の柔軟性が変化しないため、応力集中が発生せず、このため、フレキシブルプリント基板の寿命が縮まることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極からフレキシブルプリント基板を用いて信号線を引き出す場合に、フレキシブルプリント基板の寿命が縮まることを防止することができる。また、超音波素子の静止位置が中心位置に近づくので、超音波素子を所望の速度で速度制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る超音波探触子の一実施の形態の基本的なＦＰＣ折り曲げ方法を示す説明図、図２は本発明に係る超音波探触子の一実施の形態の具体的なＦＰＣ折り曲げ方法を示す説明図である。
【００１３】
図１は基本的なＦＰＣ折り曲げ方法を示し、複数の圧電素子がリニアに配列された超音波素子１において、図１（ａ）に示すように圧電素子の配列方向（ｘ方向）の端部の各電極から−ｙ方向に引き出した１本のフラットなＦＰＣ２を、図１（ｅ）に示すように配列方向中心において逆方向（＋ｙ方向）に引き出す場合の折り曲げ構成を示している。まず、従来例と同様に図１（ａ）に示すようにＦＰＣ２が超音波素子１から引き出された状態から、図１（ｂ）に示すようにＦＰＣ２を引き出し口を軸に、超音波素子１の背面回りに１８０°折り曲げ、次いで図２（ｃ）に示すようにＦＰＣ２を配列方向中心に向かって９０°折り曲げる。
【００１４】
次いで図１（ｄ）に示すようにＦＰＣ２を配列方向中心においてバッキング３側を通って−ｙ方向に９０°折り曲げ（最終折り曲げ直前）、次いで最終的に図１（ｅ）に示すようにバッキング３から遠い側を通って＋ｙ方向に１８０°折り曲げて引き出す。そして、図１（ｆ）、（ｇ）に示すように、このように折り曲げられたＦＰＣ２の配列方向中心において折り曲げられた部分を、Ｌ型のＦＰＣ固定板４により−ｙ方向と−ｚ方向を覆って固定する。
【００１５】
このような構成によれば、ＦＰＣ２の折り返し点○がＦＰＣ固定板４の中に入るので、図１（ｈ）に示すように超音波素子１を±ｙ方向に揺動又は回転させる３次元の超音波画像を取得する超音波探触子において、ＦＰＣ２の屈曲範囲内の柔軟性が変化しないため、応力集中が発生せず、このため、ＦＰＣ２の寿命が縮まることを防止することができる。
【００１６】
図２は図１に示す超音波素子１において、図２（ａ）に示すように圧電素子の配列方向に４本のＦＰＣNo.1〜No.4を−ｙ方向に引き出して、これらをＦＰＣNo.2の位置においてまとめて束ねて逆方向（＋ｙ方向）に引き出す構成を示している。まず、従来例と同様に図２（ａ）に示すようにＦＰＣNo.1〜No.4が超音波素子１から引き出された状態から、図２（ｂ）に示すようにＦＰＣNo.1を引き出し口を軸に、＋ｙ方向に１８０°折り曲げ、次いで図２（ｃ）に示すようにＦＰＣNo.1をＦＰＣNo.2に向かって９０°折り曲げる。
【００１７】
次いで図２（ｄ）に示すようにＦＰＣNo.1をＦＰＣNo.2の位置において−ｙ方向に９０°折り曲げる。これでＦＰＣNo.1の折り曲げを中断し、このとき、ＦＰＣNo.1、No.2は重なっている。次いで図２（ｅ）に示すようにＦＰＣNo.3を引き出し口を軸に＋ｙ方向に１８０°折り曲げ、次いで図２（ｆ）に示すようにＦＰＣNo.3をＦＰＣNo.2に向かって９０°折り曲げ、次いで図２（ｇ）に示すようにＦＰＣNo.3をＦＰＣNo.2の位置において−ｙ方向に９０°折り曲げる。これでＦＰＣNo.3の折り曲げを中断し、このとき、ＦＰＣNo.1、No.2、No.3は重なっている。
【００１８】
次いで図２（ｈ）に示すようにＦＰＣNo.4を引き出し口を軸に＋ｙ方向に１８０°折り曲げ、次いで図２（ｉ）に示すようにＦＰＣNo.4をＦＰＣNo.2に向かって９０°折り曲げ、次いで図２（ｊ）に示すようにＦＰＣNo.4をＦＰＣNo.2の位置において−ｙ方向に９０°折り曲げる。このとき、ＦＰＣNo.1、No.2、No.3、No.4は重なっている。次いで図２（ｋ）に示すようにＦＰＣNo.1、No.2、No.3、No.4をまとめて＋ｙ方向に１８０°折り曲げて終了する。
【００１９】
このような方法によれば、図２（ｌ）、（ｍ）に示すようにＦＰＣNo.1、No.2、No.3、No.4の折り返し点○がすべてバッキング３の端面側になり、折り返し点○をＦＰＣ固定板４が固定するので、図１（ｈ）に示すように超音波素子１を±ｙ方向に揺動又は回転させて３次元の超音波画像を取得する超音波探触子においても、ＦＰＣNo.1、No.2、No.3、No.4が屈曲してもＦＰＣNo.1、No.2、No.3、No.4に応力集中が発生せず、このため、ＦＰＣNo.1、No.2、No.3、No.4の寿命が縮まることを防止することができる。
【００２０】
図３を参照してＦＰＣの寿命伸長について更に詳しく説明する。ＦＰＣの屈曲範囲は本発明、従来例共に、ＦＰＣ固定板４がＦＰＣを押さえ付けているＦＰＣ固定板４の先端から駆動回路基板５の固定位置までであり、同じである。そして、従来例では図３（ｂ）に示すように、ＦＰＣの屈曲範囲内に折り返し点○があるので、折り返し点○でＦＰＣの曲率が屈曲時に大きく変化し、折り返し点○を起点に硬度が上がるため、応力集中が発生する。これに対し、本発明では図３（ａ）に示すように、ＦＰＣの屈曲範囲内に折り返し点○がないため、ＦＰＣの曲率が屈曲時に変化せず、応力集中が発生しない。
【００２１】
次に図４を参照して、超音波素子１を±ｙ方向に揺動又は回転させて３次元の超音波画像を取得する超音波探触子において、ＦＰＣが屈曲する際の超音波素子１のバランスについて説明する。ここで、この種の超音波探触子では、超音波素子１はウィンドウ（不図示）内で±ｙ方向に揺動又は回転可能に支持され、また、ウィンドウ内には音響結合液体（不図示）が封止される。このような構成において、超音波素子１の基準位置（静止位置）は、揺動又は回転の軸の位置であるウィンドウの中心にあることが望ましい。
【００２２】
ＦＰＣ長が最適屈曲長Ｌの場合、従来例では図４（ｂ）に示すように、折り返し点○がＦＰＣ固定板４の先端から距離ａだけ飛び出しているので、ＦＰＣの屈曲形状のバランスが崩れるので、超音波素子１は静止位置で中立状態にならず、図４（ｂ）では左側に倒れ、静止位置から左右に移動を開始する際の負荷変動が左右対称にならない。このような構成で超音波素子１を左右に一定速度で速度制御しようとしても、左方向の負荷は小さく、右方向の負荷は大きいので、実速度は左右対称にならず、得られる断層画像は左右対称にならない。これに対し、本発明では図４（ａ）に示すように、超音波素子１は静止位置で中立状態近傍に近くなるので、ＦＰＣの屈曲形状がバランスし、超音波素子１を左右に一定速度で速度制御すると実速度も左右対称になり、得られる断層画像も左右対称となる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、超音波素子を構成する複数の圧電素子の各電極からフレキシブルプリント基板を用いて信号線を引き出す場合に、フレキシブルプリント基板の寿命が縮まることを防止することができ、また、超音波素子の静止位置が中心位置に近づくので、超音波素子を所望の速度で速度制御することができるという効果を有し、超音波診断装置などの超音波機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る超音波探触子の一実施の形態の基本的なＦＰＣ折り曲げ方法を示す説明図
【図２】本発明に係る超音波探触子の一実施の形態の具体的なＦＰＣ折り曲げ方法を示す説明図
【図３】本発明と従来例のＦＰＣの折り返し点を詳しく示す説明図    （ａ）  本発明を示す図    （ｂ）従来例を示す図
【図４】本発明と従来例の超音波探触子のバランスを示す説明図    （ａ）  本発明を示す図    （ｂ）従来例を示す図
【図５】従来の基本的なＦＰＣ折り曲げ方法を示す説明図
【図６】従来の具体的なＦＰＣ折り曲げ方法を示す説明図
【符号の説明】
【００２５】
１  超音波探触子
２、No.1、No.2、No.3、No.4  フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
３  バッキング
４  ＦＰＣ固定板
５  駆動回路基板
【図１】
2006230624.tif 000003
【図２】
2006230624.tif 000004
【図３】
2006230624.tif 000005
【図４】
2006230624.tif 000006
【図５】
2006230624.tif 000007
【図６】
2006230624.tif 000008