(57)【要約】  変換器アレイを形成する複数の変換器素子を有する超音波変換器デバイスを含む超音波デバイスが提供される。各変換器素子は、第１の電極と第２の電極との間に配設された圧電材料を含む。第１および第２の電極の一方はグラウンド電極であり、第１および第２の電極の他方は信号電極である。超音波デバイスは、複数の接続性信号要素および複数の接続性信号要素に沿って実質的に平行な関係で延在する複数の接続グラウンド要素を有するケーブル組立体をさらに含む。各接続性要素は、変換器アレイ内の変換器素子の信号電極およびグラウンド電極のそれぞれの電極と電気伝導性係合を形成するように構成される。接続性グラウンド要素は、接続性信号要素間にシールドを提供するためにケーブル組立体にわたって接続性信号要素と交互に配設される。【選択図】図１０
2013545556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波デバイスであって、
変換器アレイを形成する複数の変換器素子を備える超音波変換器デバイスであって、各変換器素子は、第１の電極と第２の電極との間に配設された圧電材料を含み、前記第１および第２の電極の一方はグラウンド電極を備え、前記第１および第２の電極の他方は信号電極を備える、超音波変換器デバイスと、
複数の接続性信号要素および前記複数の接続性信号要素に沿って実質的に平行な関係で延在する複数の接続グラウンド要素を備えるケーブル組立体とを備え、前記複数の接続性信号要素および前記複数の接続性グラウンド要素のそれぞれは、前記変換器アレイ内の前記変換器素子の前記信号電極および前記グラウンド電極のそれぞれの電極と電気伝導性係合を形成するように構成され、前記接続性グラウンド要素は、前記接続性信号要素間にシールドを提供するために前記ケーブル組立体にわたって前記接続性信号要素と交互に配設されるように構成される超音波デバイス。
【請求項２】
接続支持基材であって、前記ケーブル組立体の少なくとも１つの端部の周りに配設され、接続支持基材を通して前記ケーブル組立体の前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素を受取るように構成される、接続支持基材をさらに備える請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項３】
第１の接続支持基材は、前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素と前記信号電極および前記グラウンド電極のそれぞれの電極との間に電気伝導性係合を形成するために、前記超音波変換器デバイスに係合可能であるように構成される請求項２に記載の超音波デバイス。
【請求項４】
第２の接続支持基材は、インターポーザデバイスおよび終端要素の一方に係合可能であるように構成される請求項３に記載の超音波デバイス。
【請求項５】
前記接続支持基材に対向して前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素に係合した少なくとも１つのプリント回路基板をさらに備える請求項２に記載の超音波デバイス。
【請求項６】
前記ケーブル組立体の少なくとも１つの端部は、複数の接続支持基材、および、前記複数の接続支持基材に係合し、かつ、前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素と通信状態にある複数の終端要素のうちの一方を備え、前記複数の接続支持基材のそれぞれは、インターポーザデバイスおよび終端要素の一方に係合可能であるように構成される請求項２に記載の超音波デバイス。
【請求項７】
前記インターポーザデバイスは、少なくとも２つの導体を備え、各導体は、対抗する第１および第２の端部を有し、前記複数の接続支持基材の他の接続支持基材を介して、前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素との電気伝導性係合を形成するように構成される請求項４に記載の超音波デバイス。
【請求項８】
前記ケーブル組立体の前記接続性信号要素の少なくとも１つおよび前記接続性グラウンド要素の少なくとも１つは、前記接続性信号要素間にシールドを提供するために共によりあわされる(twist)請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項９】
前記接続性信号要素間にシールドを提供するために、前記接続性グラウンド要素間で電気伝導性係合状態にあり、前記接続性信号要素間に延在する伝導性エポキシ材料をさらに含む請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項１０】
前記ケーブル組立体の前記端部の少なくとも１つは、前記対応する接続支持基材に隣接して前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素の周りに塗布されたエポキシ材料を含む請求項２に記載の超音波デバイス。
【請求項１１】
前記伝導性エポキシ材料は、前記ケーブル組立体に沿って少なくとも部分的に延在する請求項９に記載の超音波デバイス。
【請求項１２】
前記伝導性エポキシ材料は、柔軟エポキシ材料であって、伝導性粒子が柔軟性エポキシ材料に組込まれている、柔軟エポキシ材料を含む請求項９に記載の超音波デバイス。
【請求項１３】
前記接続性信号要素は細長い絶縁要素を備え、前記接続性グラウンド要素は細長い非絶縁要素を備える請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項１４】
それぞれの細長い絶縁要素に塗布された伝導性被覆材料をさらに含み、前記接続性グラウンド要素は、前記伝導性被覆材料を介して前記接続性信号要素間で少なくとも部分的に電気伝導性通信状態にある請求項１３に記載の超音波デバイス。
【請求項１５】
前記伝導性被覆材料は、共形性銅薄膜被覆、無電解メッキ、および伝導性スプレー膜のうちの１つを含む請求項１４に記載の超音波デバイス。
【請求項１６】
前記接続性グラウンド要素と電気伝導性係合状態で配列され、前記接続性グラウンド要素からグラウンドまで延在する少なくとも１つの外部グラウンド導体をさらに備える請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの外部グラウンド導体は、金属ワイヤ、金属箔、および伝導性エポキシ材料のうちの１つを含む請求項１６に記載の超音波デバイス。
【請求項１８】
超音波デバイスであって、
変換器アレイを形成する複数の変換器素子を備える超音波変換器デバイスであって、各変換器素子は、第１の電極と第２の電極との間に配設された圧電材料を含み、前記第１および第２の電極の一方はグラウンド電極を備え、前記第１および第２の電極の他方は信号電極を備える、超音波変換器デバイスと、
遠位端を有し、長手方向に延在する管腔であって、前記遠位端の周りで前記超音波変換器デバイスを受取るように構成される、長手方向に延在する管腔を画定するカテーテル部材と、
複数の接続性信号要素および前記複数の接続性信号要素に沿って実質的に平行な関係で延在する複数の接続グラウンド要素を備えるケーブル組立体とを備え、前記複数の接続性信号要素および前記複数の接続性グラウンド要素のそれぞれは、前記変換器アレイ内の前記変換器素子の前記信号電極および前記グラウンド電極のそれぞれの電極と電気伝導性係合を形成するように構成され、前記接続性グラウンド要素は、前記接続性グラウンド要素が前記接続性信号要素間にシールドを提供するように前記ケーブル組立体にわたって前記接続性信号要素と交互に配設されるように構成される超音波デバイス。
【請求項１９】
接続支持基材であって、前記ケーブル組立体の少なくとも１つの端部の周りに配設され、接続支持基材を通して前記ケーブル組立体の前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素を受取るように構成される、接続支持基材をさらに備える請求項１８に記載の超音波デバイス。
【請求項２０】
第１の接続支持基材は、前記カテーテル部材の遠位端の周りで前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素と前記信号電極および前記グラウンド電極のそれぞれの電極との間に電気伝導性係合を形成するために、前記超音波変換器デバイスに係合可能であるように構成される請求項１９に記載の超音波デバイス。
【請求項２１】
第２の接続支持基材は、前記遠位端から離れてインターポーザデバイスおよび終端要素の一方に係合可能であるように構成される請求項２０に記載の超音波デバイス。
【請求項２２】
前記接続支持基材に対向して前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素に係合した少なくとも１つのプリント回路基板をさらに備える請求項１９に記載の超音波デバイス。
【請求項２３】
前記ケーブル組立体の少なくとも１つの端部は、複数の接続支持基材、および、前記複数の接続支持基材に係合し、かつ、前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素と通信状態にある複数の終端要素のうちの一方を備え、前記複数の接続支持基材のそれぞれは、インターポーザデバイスおよび終端要素の一方に係合可能であるように構成される請求項１９に記載の超音波デバイス。
【請求項２４】
前記インターポーザデバイスは、少なくとも２つの導体を備え、各導体は、対抗する第１および第２の端部を有し、前記複数の接続支持基材の他の接続支持基材を介して、前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素との電気伝導性係合を形成するように構成される請求項２０に記載の超音波デバイス。
【請求項２５】
前記ケーブル組立体の前記接続性信号要素の少なくとも１つおよび前記接続性グラウンド要素の少なくとも１つは、前記接続性信号要素間にシールドを提供するために共によりあわされる請求項１８に記載の超音波デバイス。
【請求項２６】
前記接続性信号要素間にシールドを提供するために、前記接続性グラウンド要素間で電気伝導性係合状態にあり、前記接続性信号要素間に延在する伝導性エポキシ材料をさらに備える請求項１８に記載の超音波デバイス。
【請求項２７】
前記ケーブル組立体の前記端部の少なくとも１つは、前記対応する接続支持基材に隣接して前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素の周りに塗布されたエポキシ材料を含む請求項１９に記載の超音波デバイス。
【請求項２８】
前記伝導性エポキシ材料は、前記ケーブル組立体に沿って少なくとも部分的に延在する請求項２６に記載の超音波デバイス。
【請求項２９】
前記伝導性エポキシ材料は、柔軟エポキシ材料であって、伝導性粒子が柔軟性エポキシ材料に組込まれている、柔軟エポキシ材料を含む請求項２６に記載の超音波デバイス。
【請求項３０】
前記接続性信号要素は細長い絶縁要素を備え、前記接続性グラウンド要素は細長い非絶縁要素を備える請求項１８に記載の超音波デバイス。
【請求項３１】
それぞれの細長い絶縁要素に塗布された伝導性被覆材料をさらに含み、前記接続性グラウンド要素は、前記伝導性被覆材料を介して前記接続性信号要素間で少なくとも部分的に電気伝導性通信状態にある請求項３０に記載の超音波デバイス。
【請求項３２】
前記伝導性被覆材料は、共形性銅薄膜被覆、無電解メッキ、および伝導性スプレー膜のうちの１つを含む請求項３０に記載の超音波デバイス。
【請求項３３】
前記接続性グラウンド要素と電気伝導性係合状態で配列され、前記接続性グラウンド要素からグラウンドまで延在する少なくとも１つの外部グラウンド導体をさらに備える請求項１８に記載の超音波デバイス。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの外部グラウンド導体は、金属ワイヤ、金属箔、および伝導性エポキシ材料のうちの１つを含む請求項３３に記載の超音波デバイス。
【請求項３５】
前記ケーブル組立体の前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素を全体として封止する誘電体材料をさらに含む請求項１８に記載の超音波デバイス。
【請求項３６】
前記誘電体材料は、共形性誘電体被覆および収縮可能チュービングの一方を含む請求項３５に記載の超音波デバイス。
【請求項３７】
前記接続性信号要素の周りにシールドを提供するために、前記誘電体材と前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素との間で、前記ケーブル組立体の前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素に全体として巻き付けられた(wrap about)伝導性膜をさらに備える請求項３５に記載の超音波デバイス。
【請求項３８】
前記接続性信号要素の周りにシールドを提供するために、前記カテーテル部材と前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素を全体として封止する誘電体材料との間で、前記誘電体材に巻き付けられた伝導性膜をさらに備える請求項３５に記載の超音波デバイス。
【請求項３９】
前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素を全体として封止する前記誘電体材料を囲み、前記接続性信号要素の周りにシールドを提供するために、前記カテーテル部材内に組込まれた伝導性要素をさらに備える請求項３５に記載の超音波デバイス。
【請求項４０】
前記カテーテル部材の遠位端に動作可能に係合した流体含有カプセル部材をさらに備え、前記カプセル部材は、少なくとも前記超音波変換器デバイスを収容する請求項１８に記載の超音波デバイス。
【請求項４１】
前記カテーテル部材の遠位端に動作可能に係合した流体含有カプセル部材をさらに備え、前記カプセル部材は、前記超音波変換器デバイス、前記超音波変換器デバイスに係合した前記対応する接続支持基材、および、前記接続支持基材に隣接して前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素の周りに塗布された前記エポキシ材料を収容する請求項２７に記載の超音波デバイス。
【請求項４２】
ケーブル配置構成であって、
少なくとも１つの接続支持基材と、
細長いケーブル組立体であって、細長いケーブル組立体の少なくとも１つの端部の周りに配設された少なくとも１つの接続支持基材を有する、細長いケーブル組立体とを備え、前記ケーブル組立体は、複数の接続性信号要素および前記複数の接続性信号要素に沿って実質的に平行な関係で延在する複数の接続グラウンド要素を含み、前記複数の接続性信号要素および前記複数の接続性グラウンド要素のそれぞれは、前記少なくとも１つの接続支持基材を通って延在するように構成され、変換器アレイ内の変換器素子の信号電極およびグラウンド電極のそれぞれの電極と電気伝導性係合を形成するように適合され、前記接続性グラウンド要素は、前記接続性グラウンド要素が前記接続性信号要素間にシールドを提供するように前記ケーブル組立体にわたって前記接続性信号要素と交互に配設されるように構成されるケーブル配置構成。
【請求項４３】
第１の接続支持基材は前記ケーブル組立体の第１の端部の周りに配設され、第２の接続支持基材は前記ケーブル組立体の第２の端部の周りに配設される請求項４２に記載のケーブル配置構成。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの接続支持基材に対向して前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素に係合した少なくとも１つのプリント回路基板をさらに備える請求項４２に記載のケーブル配置構成。
【請求項４５】
前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素はそれぞれ、約４０ＡＷＧと約５０ＡＷＧとの間の径を有する請求項４２に記載のケーブル配置構成。
【請求項４６】
前記ケーブル組立体は、少なくとも１００の接続性信号要素を含む請求項４２に記載のケーブル配置構成。
【請求項４７】
前記ケーブル組立体は、少なくとも４００の接続性信号要素を含む請求項４２に記載のケーブル配置構成。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの接続支持基材は、シリコンからなり、前記少なくとも１つの接続支持基材内でエッチングされたビアを画定し、前記ビアは、前記ビア内に前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素を受取るように構成される請求項４２に記載のケーブル配置構成。
【請求項４９】
前記接続性信号要素および前記接続性グラウンド要素は、絶縁エポキシ材料を使用して前記少なくとも１つの接続支持基材内に取付けられる請求項４８に記載のケーブル配置構成。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの接続支持基材内の前記ビアのピッチは、約１００ミクロン未満である請求項４８に記載のケーブル配置構成。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの接続支持基材内の前記ビアのピッチは、約２００ミクロン未満である請求項４８に記載のケーブル配置構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の態様は、超音波変換器に関し、より詳細には、カテーテル内に収容された圧電微細加工式超音波変換器との接続を形成するためのケーブル組立体を有する超音波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの微細加工式超音波変換器(micromachined ultrasonic transducer)（ＭＵＴ）は、Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ、同様に本開示の譲受人に譲渡された米国特許第７，４４９，８２１号に開示される圧電微細加工式超音波変換器(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer)（ｐＭＵＴ）として構成することができる。その特許は、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
【０００３】
米国特許第７，４４９，８２１号に開示されるエアーバックキャビティを画定するｐＭＵＴデバイスなどのｐＭＵＴデバイスの形成は、変換器デバイスの第１の電極（すなわち、下部電極）であって、ｐＭＵＴデバイスのエアーバックキャビティに対向する基材の前面に配設される、第１の電極と、たとえば集積回路（「ＩＣ」）またはフレックスケーブルに対するその後の接続を提供するためにエアーバックキャビティに塗布された共形性金属層（複数可）との間の電気伝導性接続の形成を含む場合がある。
【０００４】
いくつかの事例では、たとえば変換器アレイ内で配列される１つまたは複数のｐＭＵＴは、細長いカテーテルまたは内視鏡の端部に組込むことができる。これらの事例では、前方視配置構成の場合、ｐＭＵＴデバイスの変換器アレイは、各ｐＭＵＴデバイスの圧電素子の平面が、カテーテル／内視鏡の軸に垂直に配設されるように配列されなければならない。そのため、この構成は、変換器アレイとカテーテル壁との間で、変換器アレイの周りの側方空間であって、側方空間を通して、信号接続が基材の前面に関して確立される、変換器アレイの周りの側方空間を制限する場合がある。さらに、こうした信号接続を変換器アレイの側方に変換器アレイの前面まで送ることは、カテーテルの径に望ましくなくかつ悪い影響を及ぼす場合がある（すなわち、望ましくないことには、変換器アレイ周りを通過する信号接続を収容するために、大きな径のカテーテルが必要とされる場合がある）。
【０００５】
変換器アレイが１次元（１Ｄ）アレイである場合、ｐＭＵＴデバイスに対する外部信号接続は、フレックスケーブルの共形性金属層によって各ｐＭＵＴデバイスとの電気的係合状態になる（すなわち、接合する）よう、変換器アレイ内の一連のｐＭＵＴデバイスに及ぶフレックスケーブルによって達成することができる。たとえば、図１に示すように、１つの例示的な１Ｄアレイ（たとえば、１×６４素子）では、アレイ素子１２０を形成するｐＭＵＴデバイスを、フレックスケーブル１４０に直接取付けることができる。フレックスケーブル１４０は、１ｐＭＵＴデバイスにつき１つの電気伝導性信号リードとグラウンドリードを含む。前方視変換器アレイの場合、フレックスケーブル１４０は、一事例では超音波プローブを備えることができるカテーテル／内視鏡の管腔を通って経路制御されるように、変換器アレイの対向端の周りで屈曲する。しかし、比較的小型のカテーテル／内視鏡内の前方視変換器アレイの場合、こうした配置構成は、フレックスケーブルについての厳しい（すなわち、約９０°の）屈曲要件のせいで実装するのが難しい場合があり、その厳しい屈曲要件はまた、変換器アレイがカテーテル／内視鏡の管腔内に配設されるための、フレックスケーブルを構成する導体の数、および、ｐＭＵＴデバイスに対する電気伝導性信号リードの（同様に約９０°の屈曲部の周りでの）係合によって構成にされうる。
【０００６】
さらに、前方視２次元（２Ｄ）変換器アレイの場合、個々のｐＭＵＴデバイスとの信号相互接続もまた難しい。すなわち、例示的な２Ｄ（例えば、１４×１４または４０×４０素子）変換器アレイの場合、１Ｄ変換器アレイと比較して、ｐＭＵＴデバイスとの必要とされるより多くの信号相互接続が存在する場合がある。したがって、変換器アレイ内のｐＭＵＴデバイスの全てと相互接続するために、より多くのワイヤおよび／または多層フレックスケーブル組立体が必要とされる場合がある。しかし、ワイヤおよび／または多層フレックスケーブル組立体の数が増加するにつれて、変換器アレイをカテーテル／内視鏡に統合するために必要とされる９０°を達成するため、変換器デバイスの端部の周りで大量の信号相互接続部を屈曲させることが益々難しくなる。さらに、隣接するｐＭＵＴデバイス間のピッチまたは距離は、ワイヤ／導体の必要とされる数によって制限される場合がある。したがって、こうした制限は、好ましくないことには、容易に達成されうるカテーテル／内視鏡の最小サイズ（すなわち、径）を制限する場合がある。
【０００７】
同時係属中の米国特許出願第６１／３２９，２５８号（２０１０年４月２９日に出願され、Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ、同様に本開示の譲受人に譲渡された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ」）は、ｐＭＵＴデバイスと、たとえば集積回路（「ＩＣ」）、フレックスケーブル、またはケーブル組立体との間の電気伝導性接続を形成する改良された方法を開示しており、個々の信号リードは、変換器アレイ内の各ｐＭＵＴデバイスに係合するために、変換器アレイの操作方向に平行にまたは変換器アレイ面(face)に垂直に延在する（一般に、たとえば図２を参照）。さらに、’２５８号出願は、さらなる信号処理集積回路（ＩＣ）を、変換器アレイと対応する接続性要素との間に統合することができ、それにより、カテーテル内での変換器／接続性要素スタックの配置の長手方向への変換器／接続性要素スタックの寸法が増加するが、変換器アレイの周りの側方間隔は増加せず、したがって、前方視変換器アレイ構成用の最小径を達成するためのカテーテルの構成を容易にすることを開示する。
【０００８】
側視または側方視変換器アレイの場合、変換器アレイは、各変換器デバイスの圧電素子の平面がカテーテル／内視鏡の軸に平行に配設されるように配列される。こうした事例では、接続性要素を取付けることができる変換器アレイの長さに沿って、変換器アレイとカテーテル壁との間の変換器アレイの周りに比較的多くの側方空間が存在する。しかし、変換器アレイの背面とカテーテル壁との間の空間は、特に、たとえば約３ｍｍ以下の内径を有するカテーテルにおいて制限される場合がある。さらに、図２で示した変換器配置構成内に設置された、変換器アレイ、信号処理ＩＣ、および接続性要素を含む、先に述べた肉厚のスタックは、カテーテル内径が制限される事例では、必ずしも実行可能でない場合がある。こうした構成はまた、変換器／ＩＣスタックの厚さおよびカテーテル径にわたって利用可能な制限された空間のせいで、望ましくないことには、（変換器からまたカテーテルに沿って経路制御されるために約９０°屈曲しなければならない）信号リードおよび／または変換器アレイインタフェースに機械的応力を与える場合がある。従来技術の側視超音波カテーテル変換器の１つの特定の例は、図３に示されており、圧電素子２００を、伝導性エポキシ２２０を使用してフレックスケーブル２１０に取付けることができる。上部電極２３０および整合層２４０を、次に、圧電素子２００上に堆積させることができ、その構造は、次に、鋸によってダイシングされ、切断面は、変換器アレイの要素２５０を形成するために、下にフレックスケーブル２１０まで延在する。音響バッキング２６０を、次に、フレックスケーブル２１０の背部に塗布することができる。しかし、こうした構成は、たとえばフレックスケーブルの信号トレースの分解限界のせいで、実際に実装されうる変換器素子の数に関して制限される場合がある。たとえば、３ｍｍカテーテルの場合、１００μｍピッチを有する１６のトレース（それに加えて両側のグラウンドストリップ）だけが、カテーテルの管腔内に側方に嵌合することができる。したがって、６４素子を有するＳｉｅｍｅｎｓ  ＡｃｕＮａｖフレックスケーブルは、６４素子変換器アレイの素子の全てを接続するために、望ましくないことには、それぞれ１６トレース（それにグラウンドを加えて）の４層に折り畳まれなければならない場合がある。さらに、２Ｄ変換器アレイの場合、高い素子（たとえば、１９６〜１，６００素子）計数は、全ての変換器素子の取付けおよび相互接続のための多層フレックスケーブリングを必要とする場合があり、フレックスケーブリングのコストおよび複雑さを増加させる。多層フレックスケーブルは、たとえばフレックスケーブル内の導体トレースのピッチおよびレベル間ビアに関連する制限のせいで、全ての変換器素子に接続するために最大１６レベルを必要としうる（すなわち、レベルの数に応じて、通常、最小限１００μｍ以上のピッチを有する）。さらに、２Ｄアレイの場合、数百の導体を含むフレックスケーブルは、寸法が大き過ぎて（すなわち、幅広過ぎておよび／または厚過ぎて）、３ｍｍ径カテーテルに嵌合しない場合がある。そのため、複数レベルフレックスケーブルは、望ましくないことには、高価で、製造するのが難しい（���たは不可能である）場合があり、また、金属レベルおよび金属ビアの数の増加を考慮すると短絡の可能性が比較的高いため頑健でない場合がある。多層フレックスケーブリングの他の欠点は、高い導体インピーダンス、高い挿入損失、素子トレース間の大きなクロスカップリング、および、同軸ケーブリング（通常の同軸ケーブリングは、こうしたカテーテル用途で使用されるのに十分に微細なピッチで作られることができないが）と比較して貫入深さを減少させる場合がある高いシャント−グラウンドキャパシタンスを含むとすることができる。フレックスケーブリングはまた、通常、長さが約１フィートのセグメントに制限される場合がある。そのため、全長が３フィートであるカテーテルの場合、複数のフレックスケーブルセグメントが直列に接続されて、カテーテル全体を通る電気接続を完成させなければならず、それにより、望ましくないことには、組立体の複雑さおよびコストが増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、ｐＭＵＴデバイスと、たとえば集積回路（「ＩＣ」）および／または対応する接続性要素との間で電気伝導性接続を形成する改善された方法のための、エアーバックキャビティを持っていても持っていなくても、特に圧電微細加工式超音波変換器（「ｐＭＵＴ」）に関する超音波変換器技術における必要性が存在する。より詳細には、ｐＭＵＴデバイスとのこうした電気伝導性接続が、たとえば心臓血管デバイス、血管内および心臓内超音波デバイス、ならびに腹腔鏡下手術デバイス内で使用されるプローブ／カテーテル／内視鏡の先端にフレックスケーブル／ワイヤリングを統合するときに、ｐＭＵＴデバイスの周りでのフレックスケーブル／ワイヤリングの屈曲を回避するように構成されることが望ましい場合がある。さらに、コスト効果的（すなわち、比較的低コスト）でかつ比較的製造可能である比較的高い変換器素子計数／密度を有する変換器アレイとの電気接続を形成するための方法を提供することが望ましい場合がある。こうした解決策は、望ましくは、２Ｄ変換器アレイ、特に２Ｄ  ｐＭＵＴ変換器アレイにとって有効であるべきであるが、前方視および／または側視配置構成の１Ｄ変換器アレイにも適用可能であるべきであり、また、望ましくは、こうした変換器アレイを内部に統合されているプローブ／カテーテル／内視鏡のサイズのより大きなスケーラビリティを可能にすべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
先のまた他の必要性は、本開示の態様によって満たされ、１つのこうした態様は、変換器アレイを形成する複数の変換器素子を備える超音波変換器デバイスを備える超音波デバイスに関する。各変換器素子は、第１の電極と第２の電極との間に配設された圧電材料を含む。第１および第２の電極の一方はグラウンド電極を備え、第１および第２の電極の他方は信号電極を備える。超音波デバイスは、複数の接続性信号要素および複数の接続性信号要素に沿って実質的に平行な関係で延在する複数の接続グラウンド要素を備えるケーブル組立体をさらに含む。各接続性要素は、変換器アレイ内の変換器素子の信号電極およびグラウンド電極のそれぞれの電極と電気伝導性係合を形成するように構成される。接続性グラウンド要素は、接続性信号要素間にシールドを提供するためにケーブル組立体にわたって接続性信号要素と交互に配設される。
【００１１】
本開示のさらに別の態様は、変換器アレイを形成する複数の変換器素子を備える超音波変換器デバイスを備える超音波デバイスを提供する。各変換器素子は、第１の電極と第２の電極との間に配設された圧電材料を含む。第１および第２の電極の一方はグラウンド電極を備え、第１および第２の電極の他方は信号電極を備える。超音波デバイスは、遠位端を有し、長手方向に延在する管腔を画定するカテーテル部材をさらに備える。超音波デバイスは、複数の接続性信号要素および複数の接続性信号要素に沿って実質的に平行な関係で延在する複数の接続グラウンド要素を備えるケーブル組立体をさらに備える。各接続性要素は、変換器アレイ内の変換器素子の信号電極およびグラウンド電極のそれぞれの電極と電気伝導性係合を形成するように構成される。接続性グラウンド要素は、接続性グラウンド要素が接続性信号要素間にシールドを提供するようにケーブル組立体にわたって接続性信号要素と交互に配設されるように構成される。
【００１２】
したがって、本開示の態様は、特定された必要性に対処し、本明細書で特に詳述されない他の利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】管腔内に配設された前方視変換器装置との接続を形成するための従来技術の配置構成の略図である。
【図２】管腔内に配設された前方視変換器装置との接続を形成するための従来技術の配置構成の略図である。
【図３】管腔内に配設された側視変換器装置との接続を形成するための従来技術の配置構成の略図である。
【図４】本開示の一態様による、基材の背面の周りにグラウンド電極と信号電極の両方を配設されている例示的な圧電超音波変換器デバイスの断面図である。
【図５】本開示の一態様による、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）であって、グラウンド電極がｐＭＵＴデバイス（アレイ）の周辺の周りに配列されており、信号電極がその周辺内にある、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）の略端面図である。
【図６】本開示の一態様による、接続支持基材によって接続性信号要素を組立てるための配置構成の略斜視図である。
【図７】図６に示す配置構成の略端面図である。
【図８】本開示の一態様による、たとえば図５に示すデバイスによって接続を形成するように構成されたケーブル組立体の略断面図である。
【図９】本開示の一態様による、グラウンド電極が信号電極に対して介在的に配設されているｐＭＵＴデバイス（アレイ）の略端面図である。
【図１０】本開示の一態様によるｐＭＵＴデバイスとの接続を形成するための配置構成の略斜視図である。
【図１１】本開示の一態様による、たとえば図９に示すデバイスによって接続を形成するように構成されたケーブル組立体の略断面図である。
【図１２】本開示の一態様による、側視２次元ｐＭＵＴデバイスとの接続を形成するためのインターポーザデバイス配置構成の略上面図である。
【図１３】本開示の一態様による、接続性信号要素および接続性信号要素に係合した接続性グラウンド要素を有する例示的なｐＭＵＴデバイスを略図である。
【図１４】本開示の一態様による、前方視超音波デバイスの略図である。
【図１５】本開示の一態様による、側視超音波デバイスの略図である。
【図１６】本開示のさらに別の態様による、ｐＭＵＴデバイスとの接続を形成するための配置構成の略平面図である。
【図１７】図１６に示す配置構成の略部分切欠き図である。
【図１８Ａ】本開示のさらなる態様による、前方視２次元圧電微細加工式超音波変換器デバイスとの接続を形成するための配置構成の略側断面図である。
【図１８Ｂ】本開示のさらなる態様による、前方視２次元圧電微細加工式超音波変換器デバイスとの接続を形成するための別の配置構成の略側断面図である。
【図１９】本開示のさらに別の態様による、前方視２次元圧電微細加工式超音波変換器デバイスとの接続を形成するための配置構成の略側断面図である。
【図２０】本開示のなおさらに別の態様による、前方視２次元圧電微細加工式超音波変換器デバイスとの接続を形成するための配置構成の略側断面図である。
【図２１】本開示の種々の態様による、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）であって、グラウンド電極が、信号電極に対してｐＭＵＴデバイス（アレイ）の周辺の周りに配列されている、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）の略端面図である。
【図２２】本開示の種々の態様による、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）であって、グラウンド電極が、信号電極に対してｐＭＵＴデバイス（アレイ）の周辺の周りに配列されている、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）の略端面図である。
【図２３】本開示の種々の態様による、前方視２次元圧電微細加工式超音波変換器デバイスとの接続を形成するための配置構成の略側断面図である。
【図２４】本開示の種々の態様による、前方視２次元圧電微細加工式超音波変換器デバイスとの接続を形成するための配置構成の略側断面図である。
【図２５Ａ】本開示の一態様による、前方視超音波デバイスの略図である。
【図２５Ｂ】本開示の一態様による、側視超音波デバイスの略図である。
【図２６】本開示の一態様による、例示的なインターポーザデバイスの略図である。
【図２７】本開示の一態様による、回路基板組立体に組込まれた例示的なインターポーザデバイスの略図である。
【図２８】本開示の一態様による、関連するケーブル組立体および終端要素を含む超音波デバイス用の例示的なコンポーネントレイアウトの略図である。
【図２９】本開示の一態様による、関連する接続性信号要素および接続性グラウンド要素を有する接続支持基材に係合した例示的なｐＭＵＴデバイス（アレイ）の略図である。
【図３０】本開示の一態様による、関連する接続性信号要素および接続性グラウンド要素を有する接続支持基材に係合した例示的なｐＭＵＴデバイス（アレイ）の略図である。
【図３１】本開示の一態様による、関連する接続性信号要素および接続性グラウンド要素を有するケーブル組立体と係合した、プリント回路基板などの例示的な終端要素の略図である。
【図３２】本開示の一態様による、関連する接続性信号要素および接続性グラウンド要素を有するケーブル組立体と係合した、プリント回路基板などの例示的な終端要素の略図である。
【図３３】本開示の一態様による、変換器アレイ、接続支持基材、ならびに、接続性信号要素および接続性グラウンド要素がカテーテルハウジング内に配設されている例示的なカテーテル組立体の遠位端の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、ここで、本開示の全ての態様ではないがいくつかの態様が示される添付図面を参照して以降でより完全に述べられる。実際には、本開示は、多くの異なる形態で具現化される場合があり、本明細書で述べる態様に限定されるものと解釈されるべきではない。同じ数字は、全体を通して同じ要素を指す。
【００１５】
本開示の態様は、一般に、超音波変換器に適用可能であるが、特定の態様は、エアーバックキャビティを有する圧電微細加工式超音波変換器（「ｐＭＵＴ」）を特に対象とする。より詳細には、本開示の態様は、ｐＭＵＴデバイスと、たとえば集積回路（「ＩＣ」）および／または対応する接続性要素との間に電気伝導性接続を形成する方法を対象としており、それにより、個々の信号リードおよびグラウンドリードが、変換器アレイの操作方向に平行に延在して、変換器アレイ内のｐＭＵＴデバイスに係合することができる（一般に、たとえば、図２参照）。ｐＭＵＴデバイスは、遠位端または先端３１０を有するカテーテル部材３５０内に配設することができる（たとえば、図１４および図１５を参照）。カテーテル部材３５０は、遠位端３１０の周りでｐＭＵＴデバイスを受取るように構成された長手方向に延在する管腔をさらに画定することができる。ｐＭＵＴデバイスは、接続性要素を備え、カテーテルの遠位端３１０および近位端３１５の周りに配設された１つまたは複数の接続支持基材１５５を有するケーブル組立体３２５をさらに備えることができる。
【００１６】
こうした態様では、１Ｄと２Ｄの両方の変換器アレイで実装することができるそれぞれのｐＭＵＴデバイスまたは超音波変換器デバイス２７０は、一般に、変換器アレイを形成する複数の変換器素子を備えることができ、各変換器素子２７２は、第１の電極と第２の電極との間に配設された圧電材料を含み、第１および第２の電極の一方はグラウンド電極を備え、第１および第２の電極の他方は信号電極を備える。より詳細には、図示するように、たとえば、図４では、変換器素子２７２を、デバイス基材２７６の誘電体層２７４上に配設することができ、変換器素子２７２は、第１の電極２８０と第２の電極２８２との間に配設された圧電材料２７８を含む。１次基材２８４は、デバイス基材２７６まで延在する第１のビア２８６を画定し、一方、デバイス基材は、デバイス基材を貫通して第１の電極２８０まで延在する第２のビア２８８をさらに画定する。いくつかの事例では、第１および第２のビア２８６、２８８の配置構成は、第１の電極２８０まで延在することができ、第１の電極２８０は、第２の電極２８２に係合し（一般に、要素２９０で示す）、それにより、第２の電極２８２が基材の背面に接続される。こうした配置構成は、たとえばｐＭＵＴデバイス２７０用の背面グラウンドパッドまたはグラウンド電極として適用することができる。こうした事例では、第１および第２のビア２８６、２８８が、第１および第２の伝導性材料２９４、２９６をそれぞれ実質的に充填される前に、第１および第２のビア２８６、２８８は、内部に配設された共形性絶縁層２９２を有することができる。いくつかの態様では、第１および第２の電極の配置構成２９０は、ｐＭＵＴアレイに関して必要に応じてまたは所望に応じて配設することができる。いくつかの事例では、こうした配置構成２９０は、ｐＭＵＴデバイス構造２７０を組み込むｐＭＵＴアレイの周縁部(periphery)の周りに（たとえば、図５参照）、または、ｐＭＵＴアレイ内の隣接するｐＭＵＴデバイス構造２７０間の隙間内に（たとえば、図９参照）配設することができる。こうしたｐＭＵＴデバイス２７０は、たとえばＲｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅに譲渡され、参照によりその全体が本明細書に組込まれる、米国仮特許出願第６１／２９９，５１４号（「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」）に開示される。
【００１７】
圧電材料２７８のために実装されうる特定の材料は、たとえば、ＺｎＯ、ＡｌＺ、ＬｉＮｂＯ４、アンチモンすず酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ））、ランタンジルコン酸チタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、ニオブジルコン酸チタン酸鉛（ＰＮＺＴ）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、チタン酸鉛を含む、鉛、バリウム、ビスマス、またはストロンチウムのチタン酸、タングステン酸、ジルコン酸、またはニオブ酸を含むセラミックを含む。ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、ポリビニリデンフルオリド−トリフルオロエチレン（ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ）、またはポリビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン（ＰＶＤＦ−ＴＦＥ）などの圧電ポリマー材料もまた使用されうる。
【００１８】
２次元前方視ｐＭＵＴアレイの形態のｐＭＵＴデバイス２７０の一構成によって電気伝導性接続を形成する一方法は、たとえば図６〜８に概略的に示される。こうした事例では、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）２７０は、複数のｐＭＵＴ素子２７２を組み込むことができ、（図４に示すｐＭＵＴデバイス２７０の第１および第２の電極配置構成２９０に関連して）グラウンドパッドまたは電極２９８を有するｐＭＵＴアレイは、アレイの周縁部の周りに配列され、それにより、信号パッドまたは電極３００（ｐＭＵＴデバイス２７０の変換器素子２７２に関連して、たとえば図５参照）は、周縁部内に、たとえば規則的な行で配列される。こうした態様では、変換器アレイの操作方向に平行に延在する信号リード（接続性要素）およびグラウンドリード（接続性グラウンド）は、アレイ内でｐＭＵＴ素子２７２のそれぞれのグラウンドおよび信号電極２９８、３００との電気伝導性係合を形成するように構成することができ、いくつかの事例では、グラウンド電極２９８の１つまたは複数は、アレイ２７０内でｐＭＵＴ素子２７２の２つ以上に共通とすることができる。
【００１９】
一態様によれば、図６および図７に示すように、接続性要素（すなわち、ワイヤ）の２Ｄアレイは、接続性信号要素１５０および接続性グラウンド要素１６０を含むことができ、接続性信号要素１５０および接続性グラウンド要素１６０のそれぞれは、絶縁体層を被覆することができるかまたは被覆することができない。一事例では、少なくとも接続性信号要素１５０がそれぞれ、絶縁体層を被覆されることが望ましい場合がある。接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０とｐＭＵＴデバイス（アレイ）２７０のそれぞれの信号およびグラウンド電極３００、２９８との間で電気伝導性係合を形成するため、接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０を、最初に、その第１の端部が接続支持基材１５５に係合しかつ接続支持基材１５５によって支持されるように配列することができる。こうした配置構成は、たとえば、案内基材１７０であって、案内基材１７０の幅にわたって（また、案内基材１７０の長さに沿って）延在する複数の離間した平行チャネル１８０を画定する、案内基材１７０を使用して達成することができ、チャネル１８０の側方ピッチは、ｐＭＵＴデバイス２７０の接続要素１５０、１６０の側方ピッチに全体的に対応する。接続要素１５０、１６０が、各チャネル１８０から長手方向に外に延在するために、各チャネル１８０に挿入されると、残りの部材１９０を、チャネル１８０内に接続性要素１５０、１６０を保持するために、チャネル１８０を覆って除去可能に塗布することができる。準備されると、案内基材１７０は、意図される接続支持基材１５５に隣接して（すなわち、マイクロポジショナを使用して）配設され、接続性要素１５０、１６０は、チャネル１８０に沿って送られて、接続支持要素１５５内に取付けるため接続支持基材１５５に係合することができる。接続支持基材１５５は、穴の高密度アレイを容易にすることができる貫通穴内に真っすぐな（すなわち、基材の平面に実質的に直角のまたはそうでなければ実質的に垂直の）側壁を設ける（すなわち、ＫＯＨエッチングなどのウェットエッチングプロセスによって生成される、側方に角度のある側壁がない）ために、たとえば深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を使用してエッチングされた貫通穴を有するシリコン基材とすることができる。接続支持基材１５５に係合すると、接続性要素１５０、１６０を、たとえば絶縁性エポキシなどの接着性材料を使用して接続支持基材１５５の貫通穴に固定することができる。接続支持基材１５５の空いているまたは未係合の表面は、その後、研磨されるまたはその他の方法で平坦化されて、ｐＭＵＴデバイス２７０に対するその後のボンディングを容易にすることができる。接続性要素１５０、１６０を接続支持基材１５５に係合させるためのこうしたプロセスは、たとえば参照により先に組込まれた米国特許出願第６１／３２９，２５８号（「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ」）に開示され、また、その特許出願は、接続性要素を接続支持基材に係合させると共に、接続性要素と、ｐＭＵＴデバイス、変換器アレイ、またはインターポーザなどの中間デバイスとの間に電気伝導性係合を形成するための他の方法を開示する。
【００２０】
この点に関して、接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０が係合されている接続支持基材１５５は、信号およびグラウンド電極３００、２９８の周りでｐＭＵＴデバイス２７０に係合して、たとえば、ｐＭＵＴデバイス２７０に対応する接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０の適切なピッチまたは間隔ならびに接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０とそれぞれの信号およびグラウンド電極３００、２９８との間の直接の電気伝導性係合のための機械的支持を提供するように構成することができる。図８に示すように、接続性要素１５０、１６０は、そのため、接続支持基材１５５と共に組立てることができ、それにより、接続性グラウンド要素１６０は、接続支持基材１５５の周縁部の周りに配設されて、グラウンド電極２９８に対応し、グラウンド電極２９８との電気伝導性接続の形成を容易にする。接続性信号要素１５０は、そのため、接続支持基材１５５の周縁部内に配設されて、信号電極３００に対応し、信号電極３００との電気伝導性接続の形成を容易にする。
【００２１】
２次元前方視ｐＭＵＴアレイの形態のｐＭＵＴデバイス２７０の別の構成に関して電気伝導性接続を形成する方法を対象とすることができる本開示のさらなる態様は、たとえば図９〜１１に概略的に示される。こうした状況では、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）２７０は、複数のｐＭＵＴ素子２７２を組み込むことができ、ｐＭＵＴアレイは、たとえば規則的な行で配列された信号パッドまたは電極３００（ｐＭＵＴデバイス２７０の変換器素子２７２に関連して、たとえば図５参照）を有し、グラウンドパッドまたは電極２９８（例えば、図４に示すように、ｐＭＵＴデバイス２７０の第１および第２の電極の配置構成２９０に関連して）はアレイの信号電極３００の隙間に配列される（たとえば図９参照）。こうした配置構成によれば、グラウンド電極２９８は、信号電極３００の規則的な行内に散在すると考えることができる、または、グラウンド電極２９８の行は、信号電極３００間でピッチまたは間隔の約半分だけ側方にシフトし、それにより、信号電極３００およびグラウンド電極２９８の交互の行が互いに対して互い違いに配置される。こうした態様では、変換器アレイの操作方向に平行に延在する信号リード（接続性要素）およびグラウンド要素（接続性要素）は、アレイ内でｐＭＵＴ素子２７２のそれぞれのグラウンドおよび信号電極２９８、３００との電気伝導性係合を形成するように相応して構成することができ（たとえば、図１０および図１１参照）、いくつかの事例では、グラウンド電極２９８の１つまたは複数は、アレイ２７０内でｐＭＵＴ素子２７２の２つ以上に共通とすることができる。したがって、接続性要素１５０、１６０の種々の配置構成は、ｐＭＵＴデバイス（アレイ）２７０内でｐＭＵＴ素子２７２の種々の配置構成との電気伝導性係合を形成することを要求される場合があることを当業者は認識するであろう。
【００２２】
いくつかの態様によれば、接続性要素１５０、１６０は、側視または側方視変換器アレイに電気的に係合することができる。側視または側方視変換器アレイを実装する代表的な超音波デバイスは、たとえば、本特許と同時に出願され、参照によりその全体が組込まれる米国仮特許出願第６１／４１９，５３４号（「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ，  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」）に開示される。こうした状況では、特にｐＭＵＴデバイス（アレイ）がカテーテル内に配設されるとき、接続性要素１５０、１６０は、カテーテルに沿って延在し、また、ｐＭＵＴ素子２７２のグラウンドおよび信号電極２９８、３００が、カテーテルの長手方向軸に対して垂直に配設されている変換器アレイに係合することを要求される。こうした状況では、接続支持基材１５５を、方向の変更のナビゲーションを容易にするように構成することができる（すなわち、カテーテルの長手方向軸に対して約９０°の角度で接続支持基材１５５を貫通して延在するチャネルを有する）。他の事例では、接続性要素１５０、１６０を、たとえば図１２に示すインターポーザデバイス４００であって、超音波変換器装置のデバイス平面がインターポーザデバイス４００に実質的に平行に延在するように、超音波変換器装置（アレイ−示さず）を受取り、係合し、支持するように構成される、インターポーザデバイス４００に係合するように構成することができる。いくつかの事例では、インターポーザデバイス４００はまた、インターポーザデバイス４００に沿って（すなわち、インターポーザデバイス４００を貫通してまたはインターポーザデバイス４００の表面に沿って）延在する少なくとも２つの導体４５０を含み、導体４５０はそれぞれ、対応する第１および第２の端部４５０Ａ、４５０Ｂを有する。端部の一方４５０Ｂは、いくつかの事例では、たとえばワイヤボンディングプロセスなどにおけるワイヤボンドパッドによって、それぞれの信号およびグラウンド電極２９８、３００に係合するように構成することができ、一方、端部の他方４５０Ａは、直接にまたは接続支持基材によって接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０に係合するように構成することができる。
【００２３】
図１３に示すように、接続支持基材１５５ならびに接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０を組み込むケーブル組立体３２５の一端は、研磨されるまたはその他の方法で（すなわち、長手方向軸に垂直に）平坦化されて、ケーブル組立体３２５の一端をｐＭＵＴデバイス（アレイ）２７０に適切なボンディング材料１６７によってボンディングするための平坦表面を設けることができる。こうして、ケーブル組立体３２５は、たとえば先に参照により組込まれた米国特許出願第６１／３２９，２５８号「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ」でたとえば述べる方法および構成によるいくつかの方法で、ｐＭＵＴデバイス２７０にボンディングすることができる、または、その他の方法で係合することができる。一般に、Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（同様に本開示の譲受人）に譲渡され、先に参照により本明細書に組込まれた米国特許出願第６１／３２９，２５８号（「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ」）に開示されるように、接続性要素１５０、１６０を、接続支持基材になるよう組立て、変換器アレイ／ｐＭＵＴデバイス、インターポーザ、または他の終端要素にボンディングすることができる。いくつかの事例では、たとえば図１４および図１５に示すように、接続支持基材１５５ならびに接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０を組み込むケーブル組立体３２５は、接続支持基材、インターポーザ、または他の終端要素によって、両方の端部３１０、３１５で終端することができる。より詳細には、一端３１０は、接続支持基材を介して直接またはインターポーザデバイスを介してｐＭＵＴデバイス（アレイ）２７０に係合するように構成され、一方、対向端３１５は、カテーテル３５０内に配設されたｐＭＵＴデバイス（アレイ）２７０と、たとえば外部超音波システムまたは他の画像表示デバイスとの間に外部接続を提供するように構成された、接続支持基材、インターポーザ、回路基板（すなわち、コンピュータデバイスに関連して）、半導体パッケージ、または他の終端要素（全体的に要素３７５参照）に係合するために、カテーテル３５０の先端から離れてカテーテル３５０に沿っておよび／またはカテーテル３５０の外に延在する。接続性要素１５０、１６０は、アレイ２７０内の変換器素子２７２に対する接続に関してマッピングされるまたはその他の方法で追跡されるように、ケーブル組立体３２５の両端で個々に組立てることができ、それにより、たとえば、変換器アレイ内の変換器素子の場所が、外部超音波システム内の適切な電子チャネルによって識別され制御されうる。
【００２４】
先に開示した態様を考慮すると、ｐＭＵＴアレイ２７０内でｐＭＵＴ素子２７２との電気伝導性係合を形成することに関して、本開示のいくつかの態様は、ケーブル組立体３２５であって、ケーブル組立体３２５に沿って実質的に平行な関係で延在する複数の接続性信号要素１５０および複数の接続性グラウンド要素１６０を備える、ケーブル組立体３２５をさらに対象としており、複数の接続性信号要素１５０および複数の接続性グラウンド要素１６０のそれぞれは、変換器アレイ２７０内の変換器素子２７２の信号電極３００およびグラウンド電極２９８のそれぞれの電極との電気伝導性係合を形成するように構成される。より詳細には、いくつかの態様では、接続性グラウンド要素１６０は、接続性信号要素１５０間にシールドを提供するためにケーブル組立体３２５にわたって接続性信号要素１５０と（すなわち、建設的かまたは現実的かによらず）交互に配設されるように構成される。
【００２５】
いくつかの事例では、たとえば図１６および図１７に示すように、ケーブル組立体３２５は、（すなわち、変換器アレイ２７０の信号およびグラウンド電極３００、２９８の構成に実際に対応して）交互に配設された接続性グラウンド要素１６０および接続性信号要素１５０を設けるように構成することができる。すなわち、接続性グラウンド要素１６０を、接続性信号要素１５０の間に散在させることができる、またはその他の方法で、２つ以上の接続性信号要素１５０の間に（すなわち、隣接する接続性信号要素１５０の間の隙間に）配設することができる。交互に配設された接続性グラウンド要素１６０および接続性信号要素１５０（たとえば図１１参照）は、対向端３１０、３１５で接続支持基材１５５にさらに係合することができ、１つのこうした端部３１０において、接続支持基材１５５は、変換器アレイ２７０と、いくつかの事例では、両者の間に配設されたインターポーザデバイスによって係合することができ、一方、対向端３１５は、先に開示したように、インターポーザ、回路基板、半導体パッケージ、または他の終端要素に係合した１つまたは複数の接続支持基材１５５を有することができる。接続性グラウンド要素１６０および接続性信号要素１５０を実際に交互にすることによって、接続性グラウンド要素１６０は、たとえば、変換器素子２７２からの信号に関しする接続性信号要素１５０間のクロストークを低減するために、接続性信号要素１５０間のシールドまたはグラウンドとして機能することができる。たとえば比較的微細なゲージワイヤ（たとえば、約４０ＡＷＧと約５０ＡＷＧとの間の径を有する絶縁マグネットワイヤ）からなる接続性要素１５０、１６０は、対向する端部間で接続支持基材１５５に個々に係合して、接続性グラウンドおよび信号要素１５０、１６０に対する位置合わせを提供することができる。いくつかの事例では、たとえば、接続性グラウンドおよび信号要素１５０、１６０を区別するために、カラー印スキームを実装することができる。
【００２６】
いくつかの事例では、ケーブル組立体３２５の接続性要素１５０、１６０は、たとえば共形性誘電体被覆３２０などの誘電体材料で封止されて、接続性要素１５０、１６０を密封し束ね、それにより、ケーブル組立体３２５を形成することができる。他の事例では、接続性要素１５０、１６０は、たとえば接続性要素１５０、１６０に沿って延在する収縮可能チュービングなどの外側カバーで巻かれて、柔軟性があるが頑健なケーブル組立体３２５を提供することができる。さらなる事例では、接続性要素１５０、１６０用のさらなるシールドを、たとえば、接続性要素１５０、１６０に巻き付けられた金属箔材料３２２（たとえば、ＭＹＬＡＲ（登録商標））などの伝導性膜によって提供することができる。誘電体被覆３２０は、伝導性膜３２２が接続性要素１５０、１６０と誘電体被覆３２０との間に配設されるように、伝導性膜３２２を覆うように塗布することができる。他の事例（示さず）では、伝導性膜は、誘電体材料３２０に巻き付けられて、カテーテル部材３５０と、接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０を封止する誘電体材料３２０との間に配設することができる。いずれの事例でも、伝導性膜３２２は、少なくとも接続性要素１５０、１６０用のさらなるシールドを提供することができる。さらなる他の事例では、たとえば金属編み組（示さず）をカテーテル部材３５０になるよう型どりするなど、さらなるシールドを、カテーテル部材３５０なるよう型どりすることができる、またはその他の方法で、カテーテル部材３５０に組込むことができる。
【００２７】
いくつかの態様では、変換器アレイ２７０の周縁部の周りに配列されたグラウンド電極２９８は、アレイ２７０内の変換器素子２７２の数（したがって、信号電極３００の対応する数）よりずっと少ないとすることができる。たとえば、１２５μｍピッチを有する２０×２０変換器アレイは、幅が約２．５ｍｍの変換器アレイをもたらすことができる。こうした事例では、１０フレンチ（２．８ｍｍＩ．Ｄ．）のカテーテルサイズが必要とされることになる。そのため、グラウンド電極２９８の１つのリングだけが、変換器アレイの周縁部の周りに配設することができ、約２．７５ｍｍの総合幅を有する２２×２２アレイをもたらす。したがって、その配置構成は、４００の変換器素子２７２（周縁部内に配設された４００の信号電極に対応する）および８４のグラウンド電極２９８を含むことになる。対応する接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０が対応するケーブル組立体３２５に組込まれる場合、比較的少数の接続性グラウンド要素１６０は、接続性信号要素１５０のための適切なシールドを必ずしも提供しない場合がある。したがって、本開示のさらなる態様は、ケーブル組立体３２５の接続性グラウンド要素１６０がケーブル組立体３２５の長さに沿って接続性信号要素１５０に関して交互に配設されるかまたはその他の方法で散在される他の配置構成（現実的であっても建設的であっても）を対象とする。変換器アレイの一方または両方の側方寸法を増加させることなく、グラウンドワイヤと信号ワイヤの比を増加させるために他の配置構成を設けることができることを当業者は認識するであろう。たとえば，図２１に示すように、グラウンド電極２９８のさらなる列(column)を、信号電極３００に隣接して変換器アレイ２７０の１つの軸にそってだけ配列することができる。より詳細には、こうした配置構成は、たとえば、４００の接続性信号要素および１２０の接続性グラウンド要素を含む２０×２６アレイ、または、４００の接続性信号要素および４００の接続性グラウンド要素を含む２０×４０アレイを含むことができる。別の態様では、たとえば、アレイの角は、両方の横断軸に沿ってアレイサイズを維持するために、グラウンド電極２９８として実装されうる。より詳細には、たとえば、図２２に示す２０×２０アレイは、３４０の接続性信号要素および６０の接続性グラウンド要素を含むように構成することができる。
【００２８】
この点に関して、図１８Ａに示すように、それぞれの接続性グラウンド要素１６０が終端要素（すなわち、接続支持基材１５５）と相互作用する位置によらず、接続性グラウンド要素が、接続性信号要素１５０に関して実質的にまたは建設的に交互に配設されるかまたはその他の方法で散在されるように、接続性信号要素１５０および接続性グラウンド要素１６０を混合することができる。すなわち、接続性グラウンド要素が終端要素（すなわち、接続支持基材１５５）にその周縁部の周りで係合する事例では、それぞれの接続性グラウンド要素１６０は、少なくとも部分的にケーブル組立体３２５の長さに沿って（すなわち、第１の終端要素の周りの周縁部から、介在部位のケーブル組立体に沿って、そして、対向する第２の終端要素の周りの周縁部に戻る）接続性信号要素１５０間で路制御される場合がある。さらに、いくつかの事例では、接続性信号要素１５０および接続性グラウンド要素１６０を、少なくとも部分的にケーブル組立体３２５の長さに沿って接続性信号要素１５０間で接続性グラウンド要素１６０を経路制御する別の方法として、少なくとも部分的にケーブル組立体３２５の長さに沿って（すなわち、こうした要素の対または大きな数で）共によりあわすことができる。さらに、図１８Ｂに示すように、さらなる接続性グラウンド要素１６０を、たとえば支持基材１５５におよび／または別途ケーブル組立体３２５に塗布される伝導性エポキシ３０６を使用してケーブル組立体３２５に取付けるかまたはその他の方法で組込むことができ、こうしたさらなる接続性グラウンド要素１６０を、接続性信号要素１５０間にさらに散在することができる。こうしたさらなる接続性グラウンド要素１６０を、接続支持基材１５５にさらに挿入することができる、または、たとえば伝導性エポキシ材料を使用して外部に取付けられた別個の要素とすることができる。さらなる接続性グラウンド要素１６０は、さらなるシールドを提供するために、たとえば、接続性信号要素のためのさらなるシールドを提供するために接続性信号要素（すなわち、ワイヤ）間に散在した個々のワイヤ、金属箔のストリップ、および／または他の伝導性材料とすることができる。
【００２９】
別の態様では、図１９に示すように、接続性信号要素１５０は、ケーブル組立体３２５の長さに沿って絶縁され、一方、接続性グラウンド要素１６０は、未処理のまたは少なくとも部分的に未処理の伝導性材料（未処理のまたは部分的に未処理の銅ワイヤ）とすることができる。こうした事例では、接続性要素１５０、１６０間に延在し、接続性要素１５０、１６０を全体として封止するために、伝導性エポキシ材料３０６を接続性要素１５０、１６０に塗布することができる。伝導性エポキシ材料３０６は、図１９に示すように対向端の間でケーブル組立体３２５に沿って、または、図２０に示すように少なくとも部分的にケーブル組立体３２５の長さに沿って延在することができる。伝導性エポキシ材料３０６は、たとえば、シリコーン、伝導性粒子を充填されるかまたはその他の方法で伝導性粒子を組込まれているウレタンベースエポキシまたは他の柔軟エポキシ、あるいは他の適した材料とすることができ、こうしたエポキシ材料は、ケーブル組立体３２５の柔軟性を促進するかまたは容易にすることができる。さらに、こうした伝導性エポキシ材料３０６は、接続性グラウンド要素（未処理のまたは部分的に未処理の伝導性材料）１６０との電気伝導性係合を形成して、全ての接続性信号要素１５０の周りでかつその間に延在する単一伝導性本体を本質的に形成することができる。そのため、こうした構成は、ケーブル組立体３２５に沿って接続性信号要素１５０に対して交互に配設される接続性グラウンド要素１６０を建設的に容易にする。
【００３０】
別の態様によれば、接続性信号要素１５０は、ケーブル組立体３２５に沿って延在するそれぞれのこうした細長い絶縁要素に塗布される伝導性被覆材料で被覆することができる。こうした事例では、接続性グラウンド要素１６０は、伝導性被覆材料を介して接続性信号要素１５０間で少なくとも部分的に電気伝導性通信状態にあることができ、したがって、ケーブル組立体３２５に沿って接続性信号要素１５０に対して交互に配設される接続性グラウンド要素１６０を建設的に容易にする。たとえば、金属有機化学気相堆積(metal organic chemical vapor deposition)（ＭＯＣＶＤ）、無電解メッキ、または伝導性スプレープロセスによって、共形性薄膜銅層を、接続性信号要素１５０を覆う絶縁体材料上に堆積させることができる。こうした被覆は、それぞれの接続性信号要素１５０について同軸導体構成を形成することができ、それにより、この外側被覆が、接続性グラウンド要素１６０に塗布された伝導性エポキシ３０６を介して接続性グラウンド要素１６０に電気接続され、したがって、それぞれの接続性信号要素１５０の周りにさらなるシールドを提供することができる。接続性信号要素１５０を伝導性基材で被覆することは、伝導性エポキシ材料３０６が図２０に示すようにケーブル組立体３２５の長さに沿って部分的にだけ塗布されることを可能にすることによって、ケーブル組立体３２５の柔軟性の増加をさらに容易にすることができる。こうした態様では、伝導性エポキシ３０６を、接続支持基材１５５に近接してケーブル組立体３２５の全長の沿わずに接続性要素１５０、１６０に塗布することができる。こうした構成は、伝導性エポキシ３０６によって接続支持基材１５５の周りで接続性信号要素１５０に対して交互に配設される接続性グラウンド要素１６０を建設的に容易にし、一方、接続性グラウンド要素１６０のこうした交互配置は、伝導性エポキシ材料３０６がないケーブル組立体３２５の長さに沿って接続性信号要素１５０に塗布される伝導性被覆材料によって（すなわち、伝導性被覆材料と伝導性グラウンド要素１６０の未処理伝導性材料との間の伝導性物理的接触によって）容易にされる。
【００３１】
図１６〜２０に示すケーブル組立体は、たとえば図１４に示す前方視１Ｄまたは２Ｄアレイ用の例示的なケーブル組立体である。別の態様では、同様のケーブル組立体は、たとえば、図１５に示す側視１Ｄおよび２Ｄアレイのために、図２３に示すように構成されうる。こうした事例では、変換器アレイ２７０にボンディングされるかまたはその他の方法で係合される接続支持基材２５５は、変換器アレイ２７０用の嵌合配置構成に対する、カテーテルに沿って長手方向に延在する接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０の方向の変化を容易にするように構成することができ、こうした嵌合配置構成は、カテーテルの長手方向軸に垂直に配向することができる。嵌合配置構成に係合すると、信号およびグラウンドワイヤ（接続性信号およびグラウンド要素）は、次に、接続性要素をカテーテルの長手方向軸に実質的に平行に延在させるために約９０°屈曲されうる。そのため、ケーブル組立体のこうした構成はまた、たとえば、比較的硬質で、フレックスケーブル組立体に対する損傷のリスクなしで屈曲するのがより難しい場合がある複数レベルフレックスケーブル配置構成と比較して、接続性信号およびグラウンド要素の屈曲を容易にすることができる。図２３に示す組立体の場合、それぞれの個々の導体ワイヤ（伝導性要素）は、比較的小さな（たとえば、約４０ＡＷＧと約５０ＡＷＧとの間の）径を有することができ、したがって、比較的柔軟性があり、約９０°角度で容易に屈曲することができる。たとえば、屈曲した導体は、その後、たとえば図２５Ｂに示すポッティングエポキシ４００などのエポキシ材料で封止されて、カテーテル部材３５０の遠位端３１０に配設された変換器アレイ２７０に取付けられた接続支持基材２５５に隣接する導体の硬質性および／または歪逃げを提供することができる。
【００３２】
いくつかの事例では、カテーテル部材３５０の遠位端３１０はまた、少なくともｐＭＵＴデバイス２７０を収容するように構成された、図２５Ａおよび図２５Ｂに示す流体含有または流体充填カプセル部材４１０を含むことができる。カプセル部材４１０内に含まれる流体は、カテーテル壁を通して、撮像される器官、たとえば心臓または血管の本体または流動床に入る、ｐＭＵＴデバイス２７０によって放出される音響エネルギーの音響伝達を容易にすることができる。いくつかの標準的なまたは既存の圧電超音波変換器は、エポキシ整合層を介して音響伝達を容易にするためにエポキシ材料内に埋め込むことができる。しかし、本開示の態様によるｐＭＵＴデバイスは、エポキシ層などの機械的妨害物による機械的負荷または制約を回避するように好ましくは構成され配列される柔軟性変換器膜（すなわち、圧電材料２７８）を含む。そのため、カプセル部材４１０内に含まれかつｐＭＵＴ変換器アレイ２７０に接触状態にある流体媒体は、信号伝達および撮像能力を改善するための有利な構成を提供することができる。たとえば、カプセル部材４１０内に含まれる流体は、たとえば約１ｃＳｔと約１００ｃＳｔとの間の適切な粘度、および／または、たとえば１ＭＲａｙｌと約１．５ＭＲａｙｌとの間、または約５ＭＲａｙｌ未満の適切な音響インピーダンスを有するシリコーンまたは他の流体を含むことができる。形成されると、接続支持基材２５５が係合しているｐＭＵＴデバイス２７０は、カテーテルの管腔に、次に、カテーテルの遠位端３１０の周りに配設されたカプセル部材４１０に挿入することができる。他の態様では、カプセル部材４１０は、カテーテルの管腔の外部でまたは実質的に外部でカテーテルの遠位端３１０に係合することができる。カプセル部材４１０は、その後、適切な流体で充填されるかまたは実質的に充填され、次に、たとえば熱またはエポキシを使用して、ケーブル組立体３２５の周りでまたはその他の所で密封されて、液密シールを形成することができる。いくつかの態様では、カプセル部材４１０を、少なくともｐＭＵＴデバイス２７０を含むために密封することができる。しかし、いくつかの事例では、カプセル部材４１０は、ｐＭＵＴデバイス２７０に係合した接続支持基材２５５の周りで、接続支持基材２５５に隣接するケーブル組立体３２５の接続性要素に塗布された（存在すれば）エポキシ材料（すなわち、ポッティングエポキシ４００）の周りで、またはケーブル組立体３２５自体の周りで密封することができる。
【００３３】
カテーテル３５０の近位端３１５では、ケーブル組立体３２５の接続支持基材３５５は、たとえばインターポーザ、回路基板、または半導体パッケージなどの終端要素３７５に係合することができる、またはそうでなければ、終端要素３７５によって終端することができる。この点に関して、遠位端接続支持基材２５５は、ｐＭＵＴアレイ２７０に対する接続性要素のボディングおよび電気的係合を容易にするために、変換器アレイ２７０とほぼ同じである接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０のピッチを有することができる。こうした比較的微細なピッチはまた、密接にパックされた構成で、カテーテルの長手方向軸に対する実質的に平行な接続性要素の延長（または、約９０°の最初の屈曲およびその後の長手方向軸に対する実質的に平行な延長）を容易にすることができる。こうした配置構成は、たとえば、数百の導体が、小さな、たとえば３ｍｍ径のカテーテル３５０内に嵌合することを可能にすることができる。カテーテル３５０の近位端３１５の周りで、接続支持基材３５５に係合した接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０は、たとえばインターポーザ、回路基板、または半導体パッケージなどの終端要素３７５に関連する対応する導体要素に電気的に係合するように構成することができる。こうした導体要素は、たとえば、電気メッキ、ＲＦスパッタリング、または蒸着によって堆積され、終端要素３７５の表面上にパターニングされた金属導体を備えることができる。終端要素３７５の導体要素は、たとえば、接続支持基材３５５に関連する接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０と、たとえば超音波システム用のコネクタケーブル、フリップチップバンピングによってさらなる回路要素を付着させるはんだバンプ、または外部デバイスまたはシステムによる超音波画像の生成を容易にするように構成された他のデバイスとの間の電気伝導性係合を容易にすることができる。別の態様では、こうした配置構成は、たとえば、比較的低い材料コストを有するケーブル組立体３２５を設けることによって有利となる場合がある。たとえば、絶縁マグネットワイヤは、１メートル長当たり約０．００４ドルかかる場合があり、一方、１６の導体を含む一部のフレックスケーブルは、１メートル長当たり約１０ドルかかる場合がある。そのため、１メートル長のカテーテル内に２５６の導体の場合、マグネットワイヤは、１カテーテル当たり約１ドルかかる場合があり、フレックスケーブルは、１カテーテル当たり約１６０ドルかかりうる。したがって、こうした例は、本開示の種々の態様によって実現することができるコスト節約の大きさを示す。
【００３４】
いくつかの事例では、接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０のピッチが増加されて、終端要素３７５との係合、次に、終端要素３７５と外部超音波システムとの間の係合を容易にすることができる。たとえば、約１００ミクロンと約２００ミクロンとの間の素子ピッチを有するインターポーザデバイスに関して接続性信号要素（２０×２０アレイ）を経路制御すること４００は、インターポーザデバイス上の導体トレースに著しく狭くかつ密接であることを要求することなしでは難しい場合がある。こうした構成は、望ましくないことには、導体トレース間のクロストークならびに導体トレースのオーム抵抗の増加をもたらす可能性があり、それが、それによって運ばれる信号を劣化させうる。こうした終端インターポーザデバイス５００の例は、接続性信号要素１５０に係合するための信号パッド５１０の２０×２０アレイを含む。こうした信号パッド５１０は、信号トレース５２０を通して接続パッド５３０に経路制御され、インターポーザデバイスは、その後、接続パッド５３０を通して、たとえばワイヤボンディングまたははんだバンピングによって回路基板または他の半導体パッケージに電気接続することができる。信号パッド５１０間の間隔が約７５μｍである事例では、信号トレース５２０のピッチは、約１６μｍ程度に小さく、信号トレース５２０の幅は約８μｍ程度に小さく、信号トレース５２０の長さは、信号パッド５１０からインターポーザデバイスの縁部の周りに配設された接続パッド５３０まで少なくとも数ミリメートルであるとすることができる。２０×２０アレイは、幅が約４ｍｍであり、一方、インターポーザデバイスは約１７ｍｍの幅を有することができる。さらに、４程度に大きな数の信号トレース５２０を、信号パッド５１０間で経路制御することができる。したがって、こうした比較的微細なピッチおよび比較的狭いトレース幅は、信号劣化を生じるリスクを保持しうる。
【００３５】
したがって、いくつかの態様によれば、接続支持基材３５５の終端のための配置構成は、たとえば図２４および図２７に示される。こうした態様では、数百の導体を含む主ケーブル組立体３２５は、たとえば図２４に示すように、近位端３１５の近くで小さなケーブル部分組立体３３０に分割されうる。たとえば、６００の導体を有するケーブル部分組立体３２５は、それぞれ７５の導体を含む８の部分組立体３３０に分割することができ、近位端３１５に向かう各部分組立体３３０は、それ自身の終端接続支持基材３５５を有する。各部分組立体３３０は、たとえば図２７に示すように構成された個々のインターポーザデバイス６１０にボンディングすることができる。図２７に示すように、終端回路基板６００は、外部超音波システムまで延在するケーブル用のコネクタ６２０に終端インターポーザデバイス６１０を接続するルーティングを含むことができる。たとえば、５１２の信号ワイヤ（接続性信号要素）を有するケーブル組立体３２５の場合、各終端インターポーザデバイス６１０は、たとえば６４の信号トレースを含むことができる。１つまたは複数のインターポーザデバイス６１０は、たとえば、ワイヤボンディングによって、はんだバンピングによって、または終端回路基板６００に接続される半導体パッケージ（図示せず）内にインターポーザデバイス６１０を搭載することによって、終端回路基板６００上の接続パッド６３０に接続されうる。終端回路基板６００に関連するルーティングを、その後、外部超音波システムに関連するコネクタ６２０に信号トレースを電気的に係合させるために実装することができる。こうした事例では、インターポーザデバイス６１０に関連する信号トレースルーティングは、比較的短いトレース、比較的幅広のトレース、および比較的大きなピッチで達成され、したがって、信号劣化を低減しうるまたはそうでなければなくしうる。
【００３６】
関連するケーブル組立体および終端要素を有するｐＭＵＴアレイ２７０についてのコンポーネントレイアウトの例示的な総合的図が図２８に示される。変換器アレイ２７０は、たとえばはんだバンプ、金スタッドバンプ、または異方性伝導性エポキシを使用して、接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０（図示せず）が係合している遠位接続支持基材２５５にボンディングされて、ｐＭＵＴアレイ要素と接続性信号およびグラウンド要素（ワイヤ）１５０、１６０との間に電気伝導性接続を提供することができる。接続性要素は、ケーブル組立体（図示せず）の一部として近位接続支持基材（複数可）３５５（すなわち、終端）まで延在する。接続支持基材３５５は、その後、たとえばはんだバンプ、金スタッドバンプ、または異方性伝導性エポキシを使用して、終端インターポーザデバイス６１０にボンディングされて、接続性信号およびグラウンド要素（ワイヤ）１５０、１６０とそれぞれのインターポーザデバイス６１０の信号パッド５１０との間に電気伝導性接続を提供することができる。インターポーザルーティング５２０は、その後、そのインターポーザデバイス６１０の接続パッド５３０に対する電気伝導性接続を提供し、接続パッド５３０は、その後、外部超音波システムに関連する終端ＰＣ基板６００の接続パッド６３０にワイヤボンディングするかまたはその他の方法で電気接続することができる。他の態様では、インターポーザデバイス６１０を、たとえば電気伝導性ピンまたははんだバンプを使用して終端ＰＣ基板６００上に搭載することができる半導体パッケージ６４０内にワイヤボンディングすることができる。さらなる他の態様では、インターポーザデバイス６１０は、代わりに、伝導性材料で実質的に充填された貫通シリコンビアまたは貫通基材ビアを含むことができ、こうしたビアまたはインターポーザデバイス６１０に関連する他の伝導性トレースを、たとえばはんだバンプ、金スタッドバンプ、または異方性伝導性エポキシによって、終端ＰＣ基板６００上の接続パッド６３０に取付けることができる。終端ＰＣ基板６００は、インターポーザデバイスから、外部超音波システムまで延在するケーブル６５０に関連するコネクタ６２０までの接続性要素に関する接続をさらに経路制御する。いくつかの事例では、終端ＰＣ基板６００はまた、超音波画像の形成を容易にする他の回路要素、たとえば、当業者によって認識される、送信パルサ、送信ビームフォーマ、増幅器、受信ビームフォーマ、送信／受信スイッチ、タイミング回路、ならびに他の適切な回路要素および／またはコンポーネントを含むことができる。
【００３７】
本明細書で開示するケーブル組立体３２５の態様は、いくつかの事例では、当業者によって認識されるように、他のタイプの適切に構成された超音波変換器によって実装することができる。こうした適切に構成された超音波変換器は、たとえば、ケーブル組立体３２５の接続支持基材に接続するために変換器アレイの少なくとも一方の側に信号および／またはグラウンド電極を有するＰＺＴセラミック超音波変換器を備えることができる。別の態様では、こうした超音波変換器は、たとえば、基材の背面との電気伝導性接続を提供するための貫通シリコンビアまたは貫通基材ビアであって、ケーブル組立体３２５の接続支持基材にボンディングすることができる、貫通シリコンビアまたは貫通基材ビアを含むことができる容量性微細加工式超音波変換器(capacitive micromachined ultrasound transducer)（ｃＭＵＴ）を備えることができる。そのため、本開示の態様によるケーブル組立体３２５は、多くの他のタイプおよび構成の超音波変換器で実装されて、カテーテルまたは内視鏡などの比較的小さな径のプローブ内で多数の接続性信号およびグラウンド要素の接続を容易にすることができる。いくつかの例示的な事例では、こうしたケーブル組立体を用いて組立てられたｐＭＵＴアレイまたは他の変換器アレイは、血管内または心臓内手術手技などの介入心臓学用途または介入放射線学用途で使用するために、比較的小さな径でかつ比較的大きな数の変換器素子を有するカテーテルまたは他のプローブにおいて有利である場合がある。他の事例では、こうした変換器およびケーブル組立体は、前立腺、肝臓、または胆のう手技などの最小侵襲性手術のために使用される腹腔鏡下超音波プローブなど、比較的小さな径でかつ比較的大きな数の変換器素子を有する他のタイプのエンドプローブデバイスにおいて有利である場合がある。
【００３８】
本明細書で述べる開示の多くの修正および他の態様は、先の説明および関連する図面で提示される教示の利益を受ける、これらの開示が関係する当業者によって思い付かれるであろう。たとえば、関連するケーブル組立体を有する超音波変換器の１つのこうした態様を、変換器およびケーブル組立体が約１４フレンチ（約４．６ｍｍ）の外径を有する側視心臓内カテーテルで使用するために構成される事例で提供することができる。より詳細には、ｐＭＵＴアレイは、全体的に、たとえば図４に示すように構成された、５１２の変換器（ｐＭＵＴ）素子２７２（すなわち、１６×３２アレイ）および９６のグラウンドパッドまたは電極２９８を用いて作製することができる。開示するように、ｐＭＵＴアレイは、ｐＭＵＴ素子２７２の構造が、基材の背面上のアレイ内でｐＭＵＴ素子２７２のグラウンドおよび信号電極２９８、３００に対する電気伝導性接続を提供するために貫通基材ビア／相互接続部を含むように構成することができる。ｐＭＵＴアレイ内のｐＭＵＴ素子のピッチは、約２．８ｍｍ×５．６ｍｍの総合アレイサイズについて約１７５μｍオーダとすることができる。２．８ｍｍアレイ幅は、１４フレンチカテーテル（約３．８ｍｍの内径）の管腔内に嵌合するように構成される。そのため、こうしたｐＭＵＴアレイは、リアルタイム３Ｄ超音波撮像が可能であるように構成される。こうした構成の結果として、ｐＭＵＴ素子が個々に起動されることを可能にするために、ｐＭＵＴアレイ内の１つのｐＭＵＴ素子について１つの信号導体が必要とされる。しかし、この配置構成は、従来のフフレックスケーブル、マイクロ同軸ケーブル、またはマイクロリボンケーブルが十分に小さな形状係数で心臓内カテーテルへの実装を実現しうるのと比べて、ケーブル組立体内に比較的大きな数の必要とされる導体をもたらす。超音波カテーテルで使用される従来の２Ｄリニアアレイデバイスは、通常、６４の変換器素子だけを含む。したがって、従来のケーブリングが、こうした事例で使用されうる。
【００３９】
したがって、従来のケーブルの述べた制限を克服するために、述べた要件を満たしながら、１つの例示的な態様は、５１２の接続性信号要素および１２８の接続性グラウンド要素のオーダを含む図２９に示すケーブル組立体を対象にすることができる。しかし、いくつかの事例では、ケーブル組立体は、少なくとも１００の接続性信号要素を含むことができるが、他の事例では、ケーブル組立体は、本開示のこれらのまた他の態様に関連して論じた原理に矛盾せずに少なくとも４００の接続性信号要素を含むことができる。こうした態様では、接続支持基材１５５は、たとえばシリコンまたは任意の他の材料で構成することができ、ビアを、たとえばＤＲＩＥプロセスを使用してその材料を貫通してエッチングすることができる。接続性信号およびグラウンド要素を、その後、ｐＭＵＴアレイ内の変換器素子およびグラウンドパッドのパターンに関連付けられた接続支持基材内のエッチングされたビア内に送る／ビアに挿入することができる。接続性信号およびグラウンド要素は、径が約４０ＡＷＧと約５０ＡＷＧの間のオーダとすることができ、一事例では、接続性信号およびグラウンド要素は、４５ＡＷＧ絶縁マグネットワイヤとすることができる。ケーブル組立体の形成中の識別／区別のために、接続性信号要素１５０は赤絶縁体を有するように構成することができ、一方、接続性グラウンド要素１６０は、接続性信号要素の絶縁体と識別可能な、透明、白、または任意の他の適した色の絶縁体を有するように構成することができる。いくつかの事例では、接続支持基材内のビア／貫通穴のピッチは、２００ミクロン未満のオーダとすることができるが、他の事例では、ピッチは、約１００ミクロン未満のオーダとすることができる。１つの特定の態様では、約１７５μｍのピッチは、先に開示したｐＭＵＴアレイ２７０用の接続のピッチに対応する。接続性信号およびグラウンド要素を、たとえば低粘度絶縁性エポキシ材料または任意の他の適したボンディング材料を使用して、接続支持基材のビア内に固定することができる。任意の事例では、ｐＭＵＴアレイ２７０に係合するように構成された接続支持基材の表面は、最初に研磨されて、接続支持基材を貫通して延在する接続性信号およびグラウンド要素の端部を露出させ、ｐＭＵＴアレイにボンディングするための平坦表面を提供することができる。ｐＭＵＴアレイおよび接続支持基材を、たとえばエポキシ材料を使用して共にボンディングすることができ、接続性信号およびグラウンド要素の露出した端部は、ｐＭＵＴアレイの背面上の信号およびグラウンド接点と電気伝導性係合状態になる。図２９は、先に開示したように、関連する接続性信号およびグラウンド要素（すなわち、ワイヤ）１５０、１６０を有する接続支持基材１５５にボンディングされたｐＭＵＴアレイ２７０の一例を示す。ワイヤは、ｐＭＵＴアレイ２７０に近接して、約９０°の角度で個々に屈曲して、たとえば図２３に示す側視カテーテル構成を提供することができる。ケーブルが個々のワイヤで作られるため、フレックスケーブル組立体（たとえば、図１に示す）を屈曲させること（こうした屈曲は、全体としてのフレックスケーブル組立体に著しい応力を与える可能性がある）と比較し��導体にかかる応力がほとんどまたは全く存在しない可能性がある。
【００４０】
接続性グラウンド要素は、たとえば図２１に示すように接続性信号要素の側方に外側でｐＭＵＴアレイのグラウンド接点に接続することができる。さらなる接続性グラウンド要素（ワイヤ）１６５が、たとえば、ｐＭＵＴアレイ内の利用可能ないくつかのグラウンド接点を覆ってケーブル組立体に設けられて、たとえば図３０に示す接続性信号要素のさらなるシールドを提供することができ（同様に、たとえば図１８Ｂ参照）、一態様では、全部で１２８のグラウンドワイヤが、ケーブル組立体内に設けられて、ｐＭＵＴアレイのグラウンド接点に接続し、ケーブル組立体内の５１２の接続性信号要素をシールドすることができる。こうした事例では、たとえば、４つごとの接続性信号要素（ワイヤ）が、ケーブル組立体内で１つの接続性グラウンド要素（ワイヤ）と共によりあわされて、接続性信号要素の間に接続性グラウンド要素を散在させることによって接続性信号要素のシールドを容易にすることができる。収縮チューブ３２０などの外装が、ケーブル組立体内の接続性要素の周りに設けられ設置されて、より頑健な外装付きケーブル組立体３２５を提供することができる。いくつかの態様では、ケーブル組立体内の接続性要素は、たとえば図３１に示すプリント回路基板（ＰＣＢ）３７５などの終端要素によって、接続支持基材に対向して終端することができる。ＰＣＢ自体はまた、超音波システムとの電気伝導性接続を形成するためのコネクタ６２０を含むことができる。接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０は、たとえば図３２に示すＰＣＢ３７５内の伝導性にメッキされたビア１５１に係合する（すなわち、はんだ付けする）ことができる。たとえばケーブル組立体内の接続性信号およびグラウンド要素の数ならびにそれぞれのＰＣＢ上のピンアウトの数に応じて、必要に応じてまたは所望に応じて、たとえば１と８との間のＰＣＢが、接続支持基材に対向して、ケーブル組立体の接続性信号およびグラウンド要素の自由端と係合する場合があるが、ＰＣＢの数はかなり変動する可能性がある。
【００４１】
たとえば図３１に示すケーブル組立体３２５は、３６”長の心臓内カテーテルに実装するために約５０”の長さを有することができる。１４フレンチカテーテル組立体の遠位端は、たとえば図３３に示され、変換器アレイ２７０、接続支持基材１５５、ならびに接続性信号およびグラウンド要素１５０、１６０が、カテーテル組立体の遠位先端に見ることができる。カテーテルハウジングは、金属編み組を埋め込まれたＰｅｂａｘ（登録商標）で構成すことができる。いくつかの事例では、カテーテル組立体は、リアルタイム３Ｄ心臓内超音波撮像のために特に構成することができる。たとえば、カテーテル組立体は、肺焼灼手技中に左心房内の焼灼カテーテルを撮像するために、下大静脈を介して右心房内に留置することができる。
【００４２】
本態様で開示されるような、変換器およびケーブル組立体の他の例は、血管内撮像のために使用することができる。こうした事例では、カテーテル組立体は、たとえばわずか約６フレンチ（約２ｍｍ）の比較的小さな外径を有することを必要とされる場合がある。カテーテル組立体のサイズ制約を満たすために、変換器アレイは、少数の要素を有することができ、したがって、対応するケーブル組立体は、少数の信号ワイヤを有することができ、その少数の信号ワイヤがカテーテルの内径内に嵌合しなければならない。たとえば、こうした事例では、約６０ミクロンのｐＭＵＴ素子ピッチを有し、ケーブル組立体が２５６の接続性信号要素および６４の接続性グラウンド要素を含む、２５６のｐＭＵＴ素子の変換器アレイ（１６×１６の変換器アレイ）によって、サイズ制約を満たすことができる。こうした構成では、接続支持基材は、変換器アレイの信号およびグラウンド接点ピッチに対応するため約６０ミクロンのビアピッチを必要とすることになり、それにより、ビアと接点との間の電気伝導性係合が容易になる。いくつかの事例では、接続性信号および／またはグラウンド要素（ワイヤ）は、比較的小さな、たとえば、約４５ＡＷＧと約５０ＡＷＧとの間の径を持つように構成されて、ケーブル組立体の側方寸法を低減するまたはさらに低減することができる。こうした血管内カテーテルは、たとえば動脈内に留置されるステントのリアルタイム３Ｄ超音波撮像または動脈内の閉塞の撮像のために使用されうる。したがって、こうしたカテーテル組立体は、たとえば、２ｍｍカテーテル（すなわち、血管内超音波用途について＜１００μｍのピッチで＞１００の接続性信号要素を有する）内に嵌合するように、または、３〜４ｍｍカテーテル（すなわち、心臓内エコー用途について＜２００μｍのピッチで＞４００の接続性信号要素を有する）内に嵌合するように構成されるよう適切にスケーリングすることができる。
【００４３】
したがって、本開示が、開示される特定の態様に限定されないこと、および、修正および他の態様が、添付特許請求項の範囲内に含まれることを意図されることが理解される。特定の用語は、本明細書で使用されるが、制限するためではなく、一般的かつ記述的な意味でだけ使用される。
【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】
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【図１６−１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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