(57)【要約】      （修正有）【課題】アレイ振動子が互いに交差する２方向に運動可能である体腔内用プローブを提供する。【解決手段】アレイ振動子は、第１運動機構によって第１面内の第１運動方向５４に運動させられる。また、アレイ振動子は、第２運動機構によって、第１面とは交差関係にある第２面内の第２運動方向５６に運動させられる。超音波診断装置本体とアレイ振動子とを電気的に接続するＦＰＣ４０は、第１面に直交する向きで配置された面を有する第１変形部４２、及び第２面に直交する向きで配置された面を有する第２変形部４４を有する。これにより、アレイ振動子が第１運動方向に運動した場合に第１変形部４２が屈曲し、第２運動方向に運動した場合に第２変形部４４が屈曲可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内において超音波を送受波する複数の振動素子により構成されたアレイ振動子と、
第１面内の第１運動方向に前記アレイ振動子を運動させる第１運動機構と、
前記第１面とは交差関係にある第２面内の第２運動方向に前記アレイ振動子を運動させる第２運動機構と、
超音波診断装置本体と前記アレイ振動子とを電気的に接続する配線部材と、
を含み、
前記配線部材は、
前記第１面に対して直交する向きで配置された１又は複数の面状部分で構成され、前記アレイ振動子の前記第１運動方向への運動に従って変形する第１変形部と、
前記第２面に対して直交する向きで配置された１又は複数の面状部分で構成され、前記アレイ振動子の前記第２運動方向への運動に従って変形する第２変形部と、
前記第１変形部と前記第２変形部との間に設けられた連絡部と、を備える、
ことを特徴とする、体腔内用超音波プローブ。
【請求項２】
体腔内に挿入される挿入部、をさらに備え、
前記挿入部は、
前記アレイ振動子及び前記第１運動機構としての回転機構を収容した先端部と、
前記先端部に連なり、前記第２運動機構を構成する屈曲部と、
を有し、
前記第１変形部の全部又は一部が前記先端部内に配置されており、
前記第２変形部の全部又は一部が前記屈曲部内に配置されている、
ことを特徴とする、請求項１に記載の体腔内用超音波プローブ。
【請求項３】
前記第１面は、前記アレイ振動子の送受波面と平行な面であり、
前記第１運動方向は、前記送受波面に直交する回転軸回りの方向であり、
前記第２面は、前記第１面に直交する面であり、
前記第２運動方向は、前記屈曲部の屈曲によって前記先端部が首振り運動する方向である、
ことを特徴とする、請求項２に記載の体腔内用超音波プローブ。
【請求項４】
前記配線部材は、
前記アレイ振動子に連結されるヘッド部と、
前記ヘッド部から引き出され、前記第１変形部を構成する近位部分及び前記第２変形部を構成する遠位部分を有する少なくとも１つの帯状部、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の体腔内用超音波プローブ。
【請求項５】
前記配線部材は、前記ヘッド部から引き出された複数の帯状部を有し、
前記第１変形部は、前記複数の帯状部における複数の近位部分により構成され、
前記第２変形部は、前記複数の帯状部における複数の遠位部分により構成された、
ことを特徴とする請求項４に記載の体腔内表超音波プローブ。
【請求項６】
前記第１変形部は、前記複数の近位部分が重合した状態にある重合区間と、前記重合区間と前記アレイ振動子との間の区間であって前記複数の近位部分が互いに分離して湾曲した状態にある湾曲区間と、を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載の体腔内用超音波プローブ。
【請求項７】
前記複数の近位部分は、前記重合区間内において非締結状態にある、
ことを特徴とする請求項６に記載の体腔内用超音波プローブ。
【請求項８】
前記第２変形部は、前記複数の遠位部分からなる重合体として構成された、
ことを特徴とする請求項５に記載の体腔内用超音波プローブ。
【請求項９】
前記第２運動機構により前記アレイ振動子が運動させられたときに、前記第２変形部を構成する前記複数の遠位部分が重合状態を維持したまま屈曲変形する、
ことを特徴とする請求項７に記載の体腔内用超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内用超音波プローブに関し、特に、回転運動するアレイ振動子を備える先端部が屈曲運動する体腔内用超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受し、これにより得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する装置である。超音波診断装置は、超音波を送受する超音波プローブを備えている。超音波プローブは、診断対象等に応じて複数の種類が存在する。例えば、経食道プローブや経膣プローブのように被検体の体腔内に挿入されて使用される体腔内用プローブがある。
【０００３】
体腔内用プローブは、体腔内に挿入される部分である挿入部を有し、一般に挿入部の先端部内に振動子アレイが設けられている。その挿入部（特に先端部）は可能な限り細く小さくすることが求められる。先端部の小型化のために、先端部においては大きなコネクタを使用しないことが望ましい。そこで、一般に、振動子アレイを構成する各振動素子に対して、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）等の配線部材上に形成された信号ライン列を構成する各信号ラインが直接はんだ付けされる。配線部材は、超音波診断装置本体とアレイ振動子との間で複数の送信信号及び複数の受信信号を伝送する部材である。なお、かかる配線部材が挿入部における先端部及びその付近にだけ設けられる場合もある。その場合、配線部材と超音波診断装置本体との間が複数の信号線で接続される。
【０００４】
体腔内用プローブは、検査者が任意の超音波画像（断層画像等）を得ることができるよう、アレイ振動子を回転させたり、先端部を首ふり運動させたりすることが可能となっている。アレイ振動子が回転運動、或いは先端部が首ふり運動を行うと、アレイ振動子に接続されている配線部材も、当該運動に応じて変形可能であることが必要となる。
【０００５】
特許文献１には、トランスデューサ（振動子アレイ）が回転可能な超音波プローブが開示されている。特許文献１においては、円形のトランスデューサにＦＰＣを巻装するよう接続している。これにより、トランスデューサの回転に応じて、ＦＰＣがトランスデューサに巻き付いたり、或いは巻き外れて撓んだりすることが可能になっている。
【０００６】
特許文献２には、特許文献１同様、トランスデューサが回転可能な超音波プローブが開示されている。特許文献２においては、トランスデューサにＦＰＣが電気的に接続され、ＦＰＣの面がトランスデューサの回転軸に平行に配置されている。これにより、トランスデューサの回転に応じてＦＰＣが屈曲することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１０５８４２号公報
【特許文献２】特許３１５４２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１においては、トランスデューサの回転運動のみが考慮されており、回転以外の運動、例えばトランスデューサを含むプローブ先端部が首ふり運動することについては考慮されていない。ＦＰＣは、その面と平行な方向へは屈曲することができないため、特許文献１に記載の構造では、プローブがＦＰＣの面と平行な方向に屈曲する運動を行った場合、ＦＰＣはその運動に応じて屈曲することができない。
【０００９】
特許文献２においては、プローブヘッド（先端部）が可撓性チューブに接続されており、トランスデューサが回転運動であると共に、プローブヘッドが屈曲可能であることが示されている。しかし、特許文献２では、プローブヘッドの屈曲運動に対応すべく、プローブヘッド内においてＦＰＣと単線ケーブルとが接続されている。可撓性チューブ内に単線ケーブルを通すことで、プローブヘッドの屈曲運動に対応している。特許文献２の構造では、ＦＰＣと単線ケーブルを接続するために製造工数が大きくなる。さらに、プローブヘッド内にＦＰＣと単線ケーブルとの接続部を有するため、コネクタを使用した場合程ではないものの、プローブヘッドのサイズが大きくなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、体腔内用プローブにおいて、アレイ振動子が複数の方向へ運動しても振動子アレイから引き出された配線部材が保護されるようにすることにある。或いは、その配線部材によって運動が阻害されないようにすることにある。或いは、アレイ振動子を含む先端部のサイズを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る体腔内用超音波プローブは、体腔内において超音波を送受波する複数の振動素子により構成されたアレイ振動子と、第１面内の第１運動方向に前記アレイ振動子を運動させる第１運動機構と、前記第１面とは交差関係にある第２面内の第２運動方向に前記アレイ振動子を運動させる第２運動機構と、超音波診断装置本体と前記アレイ振動子とを電気的に接続する配線部材と、を含み、前記配線部材は、前記第１面に対して直交する向きで配置された１又は複数の面状部分で構成され、前記アレイ振動子の前記第１運動方向への運動に従って変形する第１変形部と、前記第２面に対して直交する向きで配置された１又は複数の面状部分で構成され、前記アレイ振動子の前記第２運動方向への運動に従って変形する第２変形部と、前記第１変形部と前記第２変形部との間に設けられた連絡部と、を備えるものである。
【００１２】
上記構成によれば、配線部材における第１変形部が、第１面に対して直交する向きで（つまり幅方向が第１面に対して直交する態様で）配置された面状部分により構成されているので、振動子アレイが第１面内の第１運動方向に運動した場合に、当該運動に追従して第１変形部が自然に変形する。また、配線部材における第２変形部が、第２面に対して直交する向きで（つまり幅方向が第２面に対して直交し、面の向きが第１面と平行となる態様で）配置された面状部分により構成されているので、振動子アレイが第２面内の第２運動方向に運動した場合に、当該運動に追従して第２変形部が自然に変形する。一般に、面状部分は、その面と平行な方向には屈曲困難であるが、その面に直交する方向には屈曲容易である。このことを前提として、配線部材上に、第１運動方向に対応した向きを有する第１変形部及び第２運動方向に対応した向きを有する第２変形部を設けたものである。これらの変形部を繋ぐために連絡部が設けられており、その連絡部は向き変換部あるいは捻り部として機能する。
【００１３】
以上のように、アレイ振動子の第１運動方向への運動時において配線部材に生じる応力が第１変形部によって吸収又は緩和され、アレイ振動子の第２運動方向への運動時において配線部材に生じる応力が第２変形部によって吸収又は緩和されるので、簡易な構成でありながら、それらの運動時に配線部材を効果的に保護することが可能である。逆に言えば、それらの運動時に配線部材で生じる抵抗を自然に解消又は緩和できるから各運動に要する駆動力を低減でき、或いは、各運動を円滑に行わせることが可能となる。上記第１運動方向及び第２運動方向とは異なる第３運動方向がある場合、それに応じて配線部材に第３変形部を設ければよい。
【００１４】
望ましくは、体腔内に挿入される挿入部、をさらに備え、前記挿入部は、前記アレイ振動子及び前記第１運動機構としての回転機構を収容した先端部と、前記先端部に連なり、前記第２運動機構を構成する屈曲部と、を有し、前記第１変形部の全部又は一部が前記先端部内に配置されており、前記第２変形部の全部又は一部が前記屈曲部内に配置されている。上記構成によれば、先端部内においてアレイ振動子が回転運動し、また、アレイ振動子等を含んだ先端部全体が屈曲部の屈曲変形によって揺動運動する。この場合、第１運動が生じる場所は先端部内であり、第２運動が生じる場所は挿入部における先端部近傍となる。つまり、配線部材上において応力が生じ易い部分は、専ら先端部内の部分及び先端部近傍（屈曲部内）の部分ということになる。そこで、それらの各部分が含まれるように各変形部の位置及び範囲を設定すれば、運動時に生じる応力を効果的に緩和することが可能となる。
【００１５】
望ましくは、前記第１面は、前記アレイ振動子の送受波面と平行な面であり、前記第１運動方向は、前記送受波面に直交する回転軸回りの方向であり、前記第２面は、前記第１面に直交する面であり、前記第２運動方向は、前記屈曲部の屈曲によって前記先端部が首振り運動する方向である。
【００１６】
望ましくは、前記配線部材は、前記アレイ振動子に連結されるヘッド部と、前記ヘッド部から引き出され、前記第１変形部を構成する近位部分及び前記第２変形部を構成する遠位部分を有する少なくとも１つの帯状部、を有する。第１変形部は、第１運動方向への運動時に配線部材に生じる応力を吸収するものであるから、帯状部においてヘッド部に近い位置である近位部分に形成される。第２変形部は、第２運動方向への運動時に配線部材に生じる応力を吸収するものであるから、帯状部においてヘッド部からの距離が近位部分よりも遠い（つまり第２運動方向への運動が生じる場所に対応した）遠位部分に形成される。
【００１７】
望ましくは、前記配線部材は、前記ヘッド部から引き出された複数の帯状部を有し、前記第１変形部は、前記複数の帯状部における複数の近位部分により構成され、前記第２変形部は、前記複数の帯状部における複数の遠位部分により構成される。アレイ振動子は多数の振動子群から構成されており、各振動子から信号線（信号ライン）が引き出される。したがって、アレイ振動子からは多数の信号線が引き出されることになる。配線部材において、１つの帯状部に多数の信号線を配置すると、必然的に当該帯状部の幅が大きくなってしまう。これは、挿入部を細くするという要請に反する。本構成によれば、信号ライン群を有する配線部を複数の帯状部で構成することにより、必要な信号ライン群の本数及び形成幅を確保しつつも、各帯状部の幅を小さくしている。これにより、配線部材を面状に折り曲げて或いは畳んでそれを細い挿入部内に収めることが可能になる。すなわち、折り畳むことで、面の向き方向への自然な屈曲を担保しつつも、幅サイズを小さくできる。各変形部についてこのような省スペース化を図れば、第１変形部、第２変形部及び連絡部の全体を小型化することが可能となる。
【００１８】
望ましくは、前記第１変形部は、前記複数の近位部分が重合した状態にある重合区間と、前記重合区間と前記アレイ振動子との間の区間であって前記複数の近位部分が互いに分離して湾曲した状態にある湾曲区間と、を有する。重合区間は、アレイ振動子が第１運動方向に運動した時に変形する部分である。湾曲区間は、アレイ振動子が運動した時に配線部材にかかるストレスを低減させるために設けられている。湾曲区間を設けることで、アレイ振動子に応じて変形する重合区間とアレイ振動子との間の配線部材に余裕を持たせることができる。これにより、アレイ振動子の運動に応じて配線部材にかかるストレスを低減させる。
【００１９】
望ましくは、前記複数の近位部分は、前記重合区間内において非締結状態にある。複数の近位部分が屈曲した場合に屈曲の内側と外側とでは経路長に差が生じるから、重合区間が締結状態であると、アレイ振動子の第１運動方向への運動時に、上記経路長の差を吸収できず、それが障害となって、第１変形部がなめらかに屈曲できなくなる。各帯状部複数の近位部分を重厚区間内において非締結状態とすることで、各帯状部が互いにずれることを許容し、屈曲部にアレイ振動子の第１運動方向への運動に応じてなめらかに屈曲することを可能にしている。
【００２０】
望ましくは、前記第２変形部は、前記複数の遠位部分からなる重合体として構成される。また、望ましくは、前記第２運動機構により前記アレイ振動子が運動させられたときに、前記第２変形部を構成する前記複数の遠位部分が重合状態を維持したまま屈曲変形する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、体腔内用プローブにおいて、アレイ振動子が複数の方向へ運動しても振動子アレイから引き出された配線部材が保護されるようにすることができる。或いは、その配線部材によって運動が阻害されないようにすることができる。或いは、アレイ振動子を含む先端部のサイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る経食道プローブの側面図である。
【図２】挿入部の斜視図である。
【図３】先端部及び屈曲部の内部構造を示す斜視図である。
【図４】振動子ユニットの筺体の構造を示す図である。
【図５】振動子ユニットの拡大図である。
【図６】振動子ユニットが回転運動する様子を示す図である。
【図７】振動子ユニットが首ふり運動する様子を示す図である。
【図８】ＦＰＣの展開図である。
【図９】ＦＰＣの第１の組立図である。
【図１０】ＦＰＣの第２の組立図である。
【図１１】ＦＰＣの第３の組立図である。
【図１２】図１１のヘッド部の拡大図である。
【図１３】ＦＰＣの第４の組立図である。
【図１４】図１３のヘッド部の拡大図である。
【図１５】ＦＰＣの第５の組立図である。
【図１６】図１５の一部拡大図である。
【図１７】ＦＰＣの組立完成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る体腔内用超音波プローブの実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る経食道プローブの側面図である。経食道プローブ１０は、体腔内用超音波プローブの１種であり、心臓の超音波診断のために、食道に挿入、留置されて用いられるものである。本実施形態では、体腔内用プローブとして経食道プローブ１０を例に説明するが、本発明は経食道プローブ以外の体腔内用プローブ、例えば経膣プローブや経直腸プローブ等にも適用することが可能である。
【００２５】
経食道プローブ１０は、体腔内（食道内）に挿入可能な部分である挿入部１２、検査者が操作する部分である操作部１４、超音波診断装置本体に接続するためのコネクタ１６、及び、操作部１４とコネクタ１６とを電気的に接続するプローブケーブル１８を含んで構成されている。
【００２６】
挿入部１２は、先端部２０、屈曲部２２、及び可撓部２４から構成されている。先端部２０は、挿入部１２の先端に位置し、超音波を送受波するアレイ振動子を含む振動子ユニットと、振動子ユニットを保護する筺体と、を含んで構成される。先端部２０の筺体表面の一部が超音波送受波面２６となっている。超音波送受波面２６を介して超音波が送受波される。筺体内部に設けられる振動子ユニットに含まれるアレイ振動子には、アレイ振動子と超音波診断装置本体との間を電気的に接続する信号ライン列を備えるＦＰＣが電気的に接続される。上述の通り、先端部２０はできるだけ小さくすることが望ましいため、アレイ振動子とＦＰＣの接続は、コネクタ等を介すことなく直接はんだ付けされる。
【００２７】
振動子ユニットは、超音波送受波面２６及びアレイ振動子が有する送受波面に対して平行な面（第１面）内において回転運動が可能である。すなわち、回転運動方向は第１面内に属する。振動子ユニットを回転可能とすることで、検査者が超音波による走査面の方向を適宜調整可能になる。振動子ユニットの回転運動については後に詳述する。
【００２８】
屈曲部２２は、先端部２０に連なる部分である。屈曲部２２は円筒状の外皮を含み、当該外皮の内部を振動子アレイに接続されるＦＰＣが通っている。屈曲部２２は、自身の全体的な屈曲により先端部を首振り運動させる。屈折部２２の筒状の外皮は屈曲可能な構造或いは材質で形成されている。本実施形態では、外皮が相互に連結された複数の中空状駒状部材で形成されており、これにより屈曲可能となっている。或いは、柔軟性を有する材質（ゴムや樹脂等）で形成されるようにしてもよい。屈曲部２２における屈曲運動についても後に詳述する。
【００２９】
可撓部２４は、屈曲部２２に連なる部分である。可撓部２４は屈曲部２２同様に円筒状の外皮を含み、当該外皮の内部をＦＰＣが通っている。可撓部２４を構成する筒状の外皮は、例えば柔軟性のある樹脂で形成されており、撓むことが可能になっている。挿入部１２が可撓部２４を有することで、挿入部１２が被検体の食道にスムーズに挿入される。
【００３０】
操作部１４は、回転操作ノブ３０及び屈曲操作ノブ３２を含んで構成される。検査者は、回転操作ノブ３０を操作することで振動子アレイを回転させることができる。同様に、屈曲操作ノブ３２を操作することで屈曲部２２を屈曲させることができる。
【００３１】
図２は、挿入部の斜視図である。図２においては、可撓部２４の外皮が省略され、可撓部２４においては、その内部を通るＦＰＣ４０のみが示されている。図２においては、ｘ、ｙ、ｚ軸が示されている。ｘｙ平面は第１面に平行となるように定義され、ｙ軸は屈曲部２２が屈曲していない場合における屈曲部２２の延設方向（軸方向）に定義されている。ｚ軸は第１面に垂直な方向である。図２に示されるよう、先端部２０は楕円体となっており、これにより挿入部がスムーズに食道に挿入されることが可能になっている。超音波送受波面は先端部２０の下部にｘｙ平面と平行に設けられており、図２に示す矢印５０の方向において超音波が送受波される。屈曲部２２の外皮は相互に連結された複数の中空状駒状部材２２ａにより形成されており、これにより屈曲可能となっている。本実施形態では、先端部２０及び屈曲部２２は、ｙｚ平面において屈曲可能である。
【００３２】
図３は、先端部及び屈曲部の内部構造を示す斜視図である。先端部の内部には、振動子アレイ及び筺体６２を含む振動子ユニット６０が設けられている。筺体６２は、音響レンズ６４、リング６６、ホルダ６８、及びプーリ（図３において不図示）から構成され、その内部に振動子アレイが配置される。振動子アレイは正方向負方向への回転角０度において、ｘｙ平面上においてｙ方向に整列された複数の振動素子からなり、図３に示す矢印５２の方向において超音波が送受波される。
【００３３】
図４は、振動子ユニットの筺体の構造を示す図である。図４に示されるよう、筺体６２は、振動子ユニットの下部を保護し、且つ、超音波ビームを集束し分解能を向上させるための音響レンズ６４、振動子ユニットの側面を保護するリング６６、振動子ユニットの上部を保護し、振動子ユニットから延伸するＦＰＣ４０を通すためのＦＰＣ通し穴６８ａを有するホルダ６８、及び振動子ユニットを回転運動させるための機構であり、ワイヤが架けられる溝９０ａを有するプーリ９０を含んで構成される。これらが組み合わされ固定されることで筺体６２が形成される。振動子ユニットの回転運動については後述する。
【００３４】
図３に戻り、ＦＰＣ４０について説明する。折り重ねられた状態のＦＰＣ４０は、幅数ｍｍの帯状部材であり所定の厚み（μｍオーダ）を有する。ＦＰＣ４０には、グラウンドラインやダミーラインが含まれるため、振動子アレイを構成する振動子以上の数の信号線を有している。複数の信号線はエッチングによって形成された配線パターンである。ＦＰＣ４０は、多数の信号線を有しつつ、可能な限り細いことが望ましい屈曲部２２及び可撓部２４の中を通すことができるよう、複数の帯状部が折り重ね合わされた構造となっている。本実施形態では、４本の帯状部が折り重ね合わせられている。ＦＰＣ４０は柔軟性を有しており、屈曲或いは撓むことが可能である。
【００３５】
ＦＰＣ４０は、第１変形部４２、第２変形部４４、及び連絡部４６を有している。本実施形態では、第１変形部４２及び連絡部４６は先端部２０に含まれ、第２変形部４４は屈曲部２２に含まれる。
【００３６】
第１変形部４２において、ＦＰＣ４０は、その面がｙｚ平面に平行な向きとなるよう配置される。つまり、ＦＰＣ４０の面がアレイ振動子の超音波送受波面（第１面）と直交する向きとなっている。これにより、振動子ユニット６０がｘｙ平面において矢印５４の方向に回転運動した場合に、振動子ユニット６０の運動に応じて、第１変形部４２においてＦＰＣ４０が屈曲することが可能になる。
【００３７】
第２変形部４４において、ＦＰＣ４０は、その面がｘｙ平面に平行な向きとなるよう配置される。つまり、ＦＰＣ４０の面が超音波送受波面（第１面）と平行な向きとなっている。これにより、振動子ユニット６０がｙｚ平面において矢印５６の方向に首ふり運動した場合に、振動子ユニット６０の運動に応じて、第２変形部４４においてＦＰＣ４０が屈曲することが可能になる。
【００３８】
連絡部４６は、第１変形部４２と第２変形部４４との間に設けられる。上述の通り、第１変形部４２と第２変形部４４とにおいては、ＦＰＣ４０の向きが異なっており、連絡部４６においてＦＰＣ４０の向きが変換されている。本実施形態においては、連絡部４６においてＦＰＣ４０が折り曲げられており、ＦＰＣ４０が折り曲げられることによってＦＰＣ４０の向きが変換されている。
【００３９】
図５は、振動子ユニットの拡大図である。図５においては、筺体６２のうち、リング６６、ホルダ６８、及びプーリ９０が省略されている。図５には、振動子ユニット６０と、ＦＰＣ４０の一部である第１変形部４２が示されている。振動子ユニット６０は、超音波を送受波する複数の振動素子から構成される振動子アレイ７０、振動子アレイ７０の各振動子の不要な振動を抑えるためのバッキング材７２、振動子と被検体との間の音響インピーダンスの整合を取り超音波の反射を抑えるための音響整合層７４、及び、筺体６２を含んで構成されている。バッキング材７２と振動子アレイ７０との間にＦＰＣ４０の一部（接続部）が挟み込まれており、この位置においてＦＰＣ４０と振動子とが電気的に接続される。振動子アレイ７０、バッキング材７２、音響整合層７４の位置は、筺体６２に対して固定されている。
【００４０】
ＦＰＣ４０は、振動子アレイとの接続部から２方向に引き出される。本実施形態では、ＦＰＣ４０は、接続部からｘ軸の正の方向とｘ軸の負の方向とに２つに分かれる。そして、ｚ軸の正の方向に延設される２つの引き出し区間４８ａ及び４８ｂを有する。ＦＰＣ４０はさらに、引き出し区間４８ａ及び４８ｂに連接する湾曲区間４２ａ、及び、湾曲区間４２ａに連接しｙ軸正方向に延設される重合区間４２ｂを有する。湾曲区間４２ａ及び重合区間４２ｂが第１変形部４２を構成する。後に展開図を用いて詳述するが、引き出し区間４８ａ及び４８ｂと湾曲区間４２ａとの境界において、ＦＰＣ４０は複数の帯状部に分岐している。湾曲区間４２ａは、引き出し区間４８ａに連接する湾曲部８０、及び引き出し区間４８ｂに連接する湾曲部８２の２つの湾曲部を有している。湾曲部８０及び８２は帯状部が２つ折り重ねられて形成されている。湾曲区間４２ａと重合区間４２ｂとの境界において、湾曲部８０と湾曲部８２とが重ね合わせられる。したがって、重合区間４２ｂにおいては帯状部が４つ重ねられることとなる。
【００４１】
図６は、振動子ユニットが回転運動する様子を示す図である。図６は先端部の内部構造の平面図である。図６（ａ）は振動子ユニット６０が回転していない場合、図６（ｂ）は振動子ユニット６０が図６（ａ）の状態から反時計回りに９０度回転した場合、図６（ｃ）は振動子ユニット６０が図６（ａ）の状態から時計回りに９０度回転した場合をそれぞれ示している。
【００４２】
振動子ユニット６０を回転運動させる運動機構について説明する。上述の通り、プーリ９０の溝９０ａには、第１ワイヤ操作部９２及び第２ワイヤ操作部９４からそれぞれ伸張されるワイヤ（不図示）が架けられる。図６において、第１ワイヤ操作部９２から伸張されるワイヤはプーリ９０の左側領域に、第２ワイヤ操作部９４から伸張されるワイヤはプーリ９０の右側領域にそれぞれ架けられる。
【００４３】
第１ワイヤ操作部９２及び第２ワイヤ操作部９４は、図１に示す回転操作ノブ３０に接続されており、回転操作ノブ３０の動きに従ってｙ軸方向へ移動する。例えば、振動子アレイ操作ノブ３０が反時計回りに回転させられると、図６（ｂ）に示すように、第１ワイヤ操作部９２がｙ軸の正の方向へ移動させられ、第２ワイヤ操作部９４がｙ軸の負の方向へ移動させられる。そうすると、第１ワイヤ操作部９２から伸張されるワイヤによりプーリ９０が引っ張られ、第２ワイヤ操作部９４から伸張されるワイヤは弛緩するため、その結果図６（ｂ）に示されるように振動子ユニット６０が反時計回りに回転する。回転操作ノブ３０が時計回りに回転させられると、第１ワイヤ操作部９２と第２ワイヤ操作部９４との移動方向が上記とは逆になり、その結果その結果図６（ｃ）に示されるように振動子ユニット６０が時計回りに回転する。
【００４４】
振動子ユニット６０が回転していない場合において、重合区間４２ｂにおけるＦＰＣ４０の面の向きが振動子ユニット６０が回転運動を行う面（ｘｙ平面）に対して垂直（ｙｚ平面）となっているため、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す通り、振動子ユニット６０が回転運動しても、その運動に応じてＦＰＣ４０が重合区間４２ｂにおいて屈曲可能となる。
【００４５】
湾曲区間４２ａにおいて、引き出し区間４８ａに連接する湾曲部８０は、一度ｙ軸の負の方向、つまりＦＰＣ４０の延設方向とは逆の方向に引き出され、その後ｘ軸の負の方向、つまり対向する引き出し区間４８ｂ側に湾曲され、ｙ軸の正の方向へ延設される。引き出し区間４８ｂに連接する湾曲部８２も同様に、一度ＦＰＣ４０の延設方向とは逆の方向に引き出され、その後対向する引き出し区間４８ａ側に湾曲され、ｙ軸の正の方向へ延設される。湾曲区間４２ａと重合区間４２ｂとの境界である重合位置１００において２つの湾曲部８０及び８２が重ね合わせられる。上記構造により、振動子ユニット６０が回転した場合に屈曲が生じる位置である屈曲位置１０２と重合位置１００との間の距離を長くすることが可能になる。これにより、屈曲位置１０２における屈曲角度を低減させ、屈曲位置１０２にかかるストレスを軽減させている。重合位置１００と屈曲位置１０２との距離が長いほど屈曲位置１０２の屈曲角度が小さくなるため、重合位置１００を先端部２０の端部近傍に設けるのが好ましい。
【００４６】
重合区間４２ｂにおいて、ＦＰＣ４０は複数の帯状部が重ね合わされているが、ＦＰＣ４０を構成する各帯状部は非締結状態であることが好ましい。すなわち複数の帯状部が接着等されておらず、互いに自由に動く（ずれる）ことができるのが好ましい。重合区間４２ｂにおいてＦＰＣ４０が屈曲した場合、屈曲位置１００において、屈曲の内側の帯状部は小回りし、外側の帯状部は大回りすることになる。したがって、屈曲位置１００を局地的に見ると、各帯状部の長さがそれぞれ異なることになる。この長さの違いは、屈曲位置１００以外の部分において、例えば屈曲の内側の帯状部が多少撓むこと等によって吸収される。これには、各帯状部が互いにずれることが必要である。重合区間４２において重ね合わされた各帯状部を非締結状態とすることで、各帯状部が互いにずれることを許容している。これにより、振動子ユニット６０の回転運動に応じてＦＰＣ４０がなめらかに屈曲することを可能にしている。
【００４７】
図７は、振動子ユニットが首ふり運動する様子を示す図である。図７は、先端部２０及び屈曲部２２の側面図である。図７（ａ）は振動子ユニット６０がｚ軸の正の方向に屈曲した場合、図７（ｂ）は振動子ユニット６０がｚ軸の負の方向に屈曲した場合をそれぞれ示している。振動子ユニット６０を首ふり運動させる運動機構は、振動子ユニット６０の回転運動同様、２本のワイヤにより行う。すなわち、屈曲操作ノブ３２から伸張されるワイヤが先端部２０の外皮等に架けられ、屈曲操作ノブ３２の操作に従ってワイヤが引っ張られたり弛緩したりすることで、屈曲部２２が屈曲運動を行う。上述の通り、首ふり運動は、首ふり運動をしていない場合における超音波送受波面２６と垂直な方向、すなわちｙｚ平面内において行う。
【００４８】
振動子ユニット６０が首ふり運動をしていない場合、第２変形部４４におけるＦＰＣ４０の面の向きは、振動子ユニット６０が首ふり運動を行う面（ｙｚ平面）に対して垂直（ｘｙ平面）となっているため、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す通り、振動子ユニット６０が屈曲運動しても、その運動に応じてＦＰＣ４０が第２変形部４４において屈曲可能となっている。
【００４９】
第２変形部４４においても、第１変形部４２の重合区間４２ｂ同様に、振動子ユニット６０の首ふり運動に応じてＦＰＣ４０がなめらかに屈曲できるよう、ＦＰＣ４０を構成する各帯状部は非締結状態であることが好ましい。また、第２変形部４４においては、各帯状部は、非締結状態でありながらも重合状態を保ちつつ屈曲することが好ましい。第２変形部４４が重合状態を保つことで、屈曲部２２の外皮等にＦＰＣ４０が接触する虞を低減することができるとともに、屈曲部２２が屈曲した場合に、各帯状部の不要な運動（ばたつき等）を抑えることが可能になり、ＦＰＣ４０にかかるストレスを低減させることができる。
【００５０】
以上、本実施形態にかかる経食道プローブ１０の構造について説明した。以下、ＦＰＣ４０の製造方法について説明する。
【００５１】
図８は、ＦＰＣの展開図である。展開状態のＦＰＣ４０ａは、ヘッド部１１０と４本の帯状部１１２、１１４、１１６、及び１１８から構成されている。ヘッド部１１０は振動子アレイに接続される接続部、及び図５に示される引き出し区間４８ａ及び４８ｂを形成する部分であり、帯状部１１２、１１４、１１６、及び１１８は、図３に示す第１変形部４２、第２変形部４４、及び連絡部４６を形成する部分である。
【００５２】
各帯状部１１２〜１１８の先端には、図１に示すプローブケーブル１８が接続されるコネクタ１２０が設けられている。コネクタ１２０は、各帯状部の片側面のみに設けられる。以後、コネクタ１２０を有する面をおもて面と、コネクタ１２０を有さない面を裏面と記載する。
【００５３】
展開状態のＦＰＣ４０ａは、ヘッド部１１０と各帯状部１１２〜１１８、及び各帯状部１１２〜１１８同士において重なり合いがなく、１平面に展開している。展開状態のＦＰＣ４０ａを１平面に展開することで、製造工程において１枚の基板からの型抜きを可能にしている。
【００５４】
図９は、ＦＰＣの第１の組立図である。展開状態のＦＰＣ４０ａは、折り重ねられることによりＦＰＣ４０として形成される。図９においては、展開状態のＦＰＣ４０ａは、おもて面が下側となるよう配置されている。まず、１点鎖線１３０及び１３２においてヘッド部１１０が谷折りされる。
【００５５】
図１０は、ＦＰＣの第２の組立図である。図１０に示された点線１３４において山折りされる。これにより、帯状部１１６と帯状部１１８は、帯状部１１６の裏面と帯状部１１８の裏面とが対向するように重ね合わされる。また、１点鎖線１３６において谷折りされる。これにより、帯状部１１６と帯状部１１８は、帯状部１１２の裏面と帯状部１１４の裏面とが対向するように重ね合わされる。
【００５６】
図１１は、ＦＰＣの第３の組立図であり、図１２は、図１１のヘッド部の拡大図である。図１１及び図１２に示された点線１３８において山折りされ、１点鎖線１４０において谷折りされる。これにより、ヘッド部１１０においてクランク状の曲げ部が形成される。クランク状の曲げ部を設けることにより、ＦＰＣ４０（特に第１変形部）が屈曲した場合に、振動子アレイとのはんだ接続部にかかるストレスを低減させることができる。
【００５７】
図１３は、ＦＰＣの第４の組立図であり、図１４は、図１３のヘッド部の拡大図である。折り重ねられた帯状部１１２と帯状部１１４、及び折り重ねられた帯状部１１６と帯状部１１８を図１３及び図１４に示された矢印の方向へ湾曲させられる。つまり、各帯状部１１２〜１１８は、ヘッド部１１０の内側を通りヘッド部１１０の反対側へ延設されるよう湾曲させられる。
【００５８】
図１５は、ＦＰＣの第５の組立図である。折り重ねられた帯状部１１２と帯状部１１４が湾曲させられることにより、湾曲部８２が形成される。また、折り重ねられた帯状部１１６と帯状部１１８が湾曲させられることにより湾曲部８２が形成される。湾曲部８０お帯８２を含む部分が湾曲区間４２ａとなる（ヘッド部の拡大図は図５参照）。また、折り重ねられた帯状部１１２と帯状部１１４、及び折り重ねられた帯状部１１６と帯状部１１８は、湾曲区間４２ａの端部において重ね合わせられ、帯状部が４つ重ね合わされた重合区間４２ｂを形成する。湾曲区間４２ａと重合区間４２ｂを含む部分が第１変形部４２となる。
【００５９】
重合区間４２ｂにおいては、ｘ軸の正の方向に向かって、帯状部１１２のおもて面、帯状部１１２の裏面、帯状部１１４の裏面、帯状部１１４のおもて面、帯状部１１６のおもて面、帯状部１１６の裏面、帯状部１１８の裏面、帯状部１１８のおもて面となる向きに、４つの帯状部が重ね合わされている。
【００６０】
図１６は、図１５の一部拡大図である。図１６は、図１５に示された点線部１５０の拡大図である。点線部１５０において、４つ重ねにされた帯状部１１２、１１４、１１６、及び１１８がその面の方向を変換されるよう折り畳まれる。帯状部１１８を例にとって説明する。帯状部１１８は、図１６に示された１点鎖線１４２において谷折りされ、点線１４４において山折りされる。４つの帯状部１１２〜１１８が重ね合わせられ、その面がｙｚ平面に平行となっている位置において、帯状部１１８のおもて面は図１６における手前側、すなわちｘ軸の正の方向に向いている。１点鎖線１４２において谷折りされ、点線１４４において山折りされることで、帯状部１１８のおもて面がｚ軸の負の方向へ向くよう変換される。すなわち、帯状部１１８の面の向きが垂直方向に変換される。他の帯状部１１２〜１１６についても同様に折られ、その面の向きが垂直方向に変換される。
【００６１】
図１６の状態において、帯状部１１４及び１１６は、そのおもて面がｚ軸の正の方向を向いており、帯状部１１２及び１１８は、そのおもて面がｚ軸の負の方向を向いている。したがって、各帯状部１１２〜１１８に設けられたコネクタ１２０は他の帯状部の陰になることなく、すべて外側に露出している。これにより、コネクタ１２０同士の接触を防止することが可能になるとともに、コネクタ１２０へのプローブケーブルの接続作業を簡単に行うことができる。図１６に示される、各帯状部１１２〜１１８が折りこまれている部分が連絡部４６を形成する。
【００６２】
図１７は、ＦＰＣの組立完成図である。図９〜図１６に示された手順により展開状態のＦＰＣ４０ａが折り重ねられることにより、ＦＰＣ４０が形成される。上述の通り、ＦＰＣ４０においては、振動子ユニットが回転運動を行う面（ｘｙ平面）に直交する向きで配置された面を有する第１変形部４２、振動子ユニットが屈曲運動を行う面（ｙｚ平面）に直交する向きで配置された面を有する第２変形部４４、及び第１変形部４２と第２変形部４４の間に設けられ、ＦＰＣ４０の面の向きを変換する連絡部４６を有する。これにより、ＦＰＣ４０は、振動子ユニットの直交する２方向への運動に応じて屈曲することが可能となっている。
【００６３】
本実施形態によれば、先端部２２内にＦＰＣ４０と他のケーブルとの接続部を有さない。これにより、先端部２２のサイズを低減させることができる。また、先端部２２に比してスペースに余裕のある屈曲部２２或いは可撓部２４においてコネクタ１２０を用いてＦＰＣ４０とプローブケーブル１８との接続を行うため、振動子アレイと超音波診断装置本体との間の接続工程を簡単に行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  経食道プローブ、１２  挿入部、１４  操作部、１６，１２０  コネクタ、１８  プローブケーブル、２０  先端部、２２  屈曲部、２２ａ  中空状駒状部材、２４  可撓部、２６  超音波送受波面、３０  回転操作ノブ、３２  屈曲操作ノブ、４０  ＦＰＣ、４０ａ  展開状態のＦＰＣ、４２  第１変形部、４２ａ  湾曲区間、４２ｂ  重合区間、４４  第２変形部、４６  連絡部、４８ａ，４８ｂ  引き出し区間、５０，５２，５４，５６  矢印、６０  振動子ユニット、６２  筺体、６４  音響レンズ、６６  リング、６８  ホルダ、６８ａ  ＦＰＣ通し穴、７０  振動子アレイ、７２  バッキング材、７４  音響整合層、８０，８２  湾曲部、９０  プーリ、９０ａ  溝、９２  第１ワイヤ操作部、９４  第２ワイヤ操作部、１００  重合位置、１０２  屈曲位置、１１０  ヘッド部、１１２，１１４，１１６，１１８  帯状部、１３０，１３２，１３６，１４０，１４２  １点鎖線、１３４，１３８，１４４  点線、１５０  点線部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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】
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【図１７】
2015208378.tif 000017
【図４】
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【図８】
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