(57)【要約】  超音波画像診断システムのためのトランスデューサ、トランスデューサを収容するデバイス及びシステム、並びにトランスデューサを製造して使用する方法、及び血管内超音波画像診断システムのためのトランスデューサを提供する。血管内超音波システムのためのカテーテルアセンブリは、カテーテルと撮像コアを含む。カテーテルは、カテーテルの縦方向長さに沿って近位端から遠位端に延びる内腔と、内腔に挿入されるように構成かつ配列された撮像コアとを含む。撮像コアは、回転可能駆動シャフトと、回転可能駆動シャフトの遠位端に装着された少なくとも１つのトランスデューサと、少なくとも１つのトランスデューサに連結されたツイストワイヤケーブルとを含む。更に、いくつかの異なるトランスデューサ構成及びトランスデューサの製造方法が呈示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素であって、このトランスデューサ要素内に形成された第１の非変換パッドを更に含む前記トランスデューサ要素と、
前記トランスデューサ要素の第１の表面の上と前記第１の非変換パッドの上とに実質的に配置された第１の金属層と、
前記トランスデューサ要素の第２の表面の上に実質的に配置された第２の金属層と、
を含むことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
前記トランスデューサ要素内に形成された第２の非変換パッドと、該第２の非変換パッドの上にかつ前記第２の金属層と電気的に連通して配置された金属パッドと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記金属パッドは、前記トランスデューサ要素の前記第１の表面の一部分の上に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記トランスデューサ要素の中を通り、かつ前記金属パッドを前記第２の金属層に連結する金属ビアを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記金属パッド及び前記第１の金属層は、開放された分離領域によって分離されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記第１及び第２の表面は、前記トランスデューサ要素の相対する表面であり、前記金属パッドは、該トランスデューサ要素の第３の表面上に配置され、
前記第３の表面は、前記第１及び第２の表面の間にある、ことを特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記第１の金属層は、前記トランスデューサ要素を超えて延びて該第１の金属層へのワイヤの連結のために構成かつ配列された接触パッドを提供し、
前記第２の金属層は、前記第１の非変換パッドの上に配置されて該第２の金属層へのワイヤの連結のために構成かつ配列された部分を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第１の金属層は、前記トランスデューサ要素を超えて延びて該第１の金属層へのカテーテルのモジュール式取付部上の第１の接点の連結のために構成かつ配列された接触パッドを提供し、
前記第２の金属層は、前記第１の非変換パッドの上に配置されて該第２の金属層への該カテーテルの該モジュール式取付部上の第２の接点の連結のために構成かつ配列された部分を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素と、
前記トランスデューサ要素の第１の表面の上に実質的に配置された第１の金属層と、
前記トランスデューサ要素の前記第１の表面に相対する第２の表面の上に実質的に配置された第２の金属層と、
前記第２の金属層の上に配置されたバッキング層と、
前記バッキング層の上に配置され、互いに分離された第１の接点及び第２の接点を形成する第３の金属層と、
を含み、
前記第１の接点は、第１の接触ビアによって前記第１の金属層に連結され、前記第２の接点は、第２の接触ビアによって前記第２の金属層に連結された、
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
前記第１の金属ビアは、前記トランスデューサ要素と前記バッキング層のエッジの少なくとも一部分に沿って配置されることを特徴とする請求項９に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
前記第２の金属ビアは、前記バッキング層のいずれかのエッジの少なくとも一部分に沿って配置されることを特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１２】
前記第２の金属ビアは、前記トランスデューサ要素のエッジの少なくとも一部分に沿っても配置されることを特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１３】
電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素と、
金属トレースが両面に配置され電気的に互いに連結された第１の基板を含む第１の薄膜回路であって、前記金属トレースが、前記第１の基板の１つの面に接触パッドを提供すると共に、前記第１の基板の別の面に前記トランスデューサ要素へ電気信号を供給するための電極を提供するように構成かつ配列された、前記第１の薄膜回路と、
金属トレースが両面に配置され電気的に互いに連結された第２の基板を含む第２の薄膜回路であって、前記金属トレースが、前記第２の基板の１つの面に接触パッドを提供すると共に、前記第２の基板の別の面に前記トランスデューサ要素へ電気信号を供給するための電極を提供するように構成かつ配列された、前記第２の薄膜回路と、
を含み、
前記トランスデューサ要素は、前記第１及び第２の薄膜回路の間に配置された、
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項１４】
前記トランスデューサ要素と前記第１の薄膜回路の間に配置された導電性マッチング層を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１５】
前記トランスデューサ要素と前記第２の薄膜回路の間に配置された導電性バッキング層を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１６】
超音波トランスデューサであって、
電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素と、
第１の表面と該第１の表面に相対する第２の表面とを含むキャリア基板と、
前記キャリア基板の前記第１の表面上に配置され、互いに分離された第１の接点及び第２の接点を形成する第１の金属層と、
前記キャリア基板の前記第２の表面上に配置され、該キャリア基板の前記第１の表面上の前記第２の接点と電気的に連通する第２の金属層と、
第３の金属層と、
を含み、
前記トランスデューサ要素は、前記第２の金属層と前記第１の金属層の間に配置され、
超音波トランスデューサが、
前記第１の接点を前記第３の金属層に電気的に連結する導電性構造体、
を更に含み、
前記導電性構造体それ自体は、前記トランスデューサ要素から絶縁されている、
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項１７】
前記のキャリア基板、第１の金属層、及び第２の金属層は、厚膜回路であることを特徴とする請求項１６に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１８】
前記キャリア基板を通り、かつ前記第２の接点を前記第２の金属層に電気的に連結する導電性ビアを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１９】
電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含み、第１の表面、該第１の表面に相対する第２の表面、及び該第１及び第２の表面の間のエッジ表面を更に含むトランスデューサ要素と、
前記トランスデューサ要素の前記第１の表面の上に配置された第１の金属層と、
前記トランスデューサ要素の前記第２の表面の上に配置された第２の金属層と、
前記トランスデューサ要素の前記エッジ表面の第１の部分に沿って前記第１の金属層から延びる第１の接点と、
前記トランスデューサ要素の前記エッジ表面の第２の部分に沿って前記第１の金属層から延びる第２の接点と、
を含むことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２０】
超音波トランスデューサを製造する方法であって、
第１の表面からトランスデューサ要素を通って途中まで延びる少なくとも１つの第１の垂直スロットを形成する段階と、
前記少なくとも１つの第１の垂直スロット内に金属を配置し、該少なくとも１つの第１の垂直スロット内の前記トランスデューサ要素の露出表面を少なくとも被覆する段階と、
前記トランスデューサ要素の前記第１の表面の上に、かつ前記少なくとも１つの第１の垂直スロット内に配置された前記金属と接触させて第１の金属層を配置する段階と、
前記トランスデューサ要素の前記第１の表面に相対する該トランスデューサ要素の第２の表面から該トランスデューサ要素を通って途中まで延びる少なくとも１つの第２の垂直スロットを形成する段階と、
前記少なくとも１つの第２の垂直スロット内に金属を配置し、該少なくとも１つの第２の垂直スロット内の前記トランスデューサ要素の露出表面を少なくとも被覆する段階と、
前記トランスデューサ要素の前記第２の表面の上に、かつ前記少なくとも１つの第２の垂直スロット内に配置された前記金属に接触させて第２の金属層を配置する段階と、
前記第１及び第２の垂直スロットを通過して前記トランスデューサ要素を切断し、該第１及び第２の垂直スロットに配置された前記金属から第１及び第２の接点がそれぞれ形成された超音波トランスデューサを形成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記第２の金属層の上にマッチング層を配置する段階を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の金属層の上にバッキング層を配置する段階を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
血管内超音波システムのためのカテーテルアセンブリであって、
縦方向長さ、遠位端、及び近位端を有し、該縦方向長さに沿って該近位端から該遠位端に延びる内腔を含むカテーテルと、
前記内腔内に挿入するように構成かつ配列された撮像コアと、
を含み、
前記撮像コアは、
遠位端と縦方向長さを有する回転可能駆動シャフトと、
前記回転可能駆動シャフトの前記遠位端に装着され、印加された電気パルスを音響パルスに変形して同じく受信反響パルスを電気パルスに変形するように構成かつ配列された少なくとも１つのトランスデューサと、
ツイストワイヤケーブルであって、ｉ）前記ケーブルに沿って延びて前記少なくとも１つのトランスデューサのそれぞれの接点に電気的に連結された２つのワイヤ，ｉｉ）前記ケーブルに沿って延びて該２つのワイヤの一部分が内部に配置されたシールド，を含む前記ツイストワイヤケーブルと、
を含む、
ことを特徴とするアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００８年６月６日出願の米国特許仮出願番号第６１／０５９，４３１号の優先権を請求し、その全内容は、引用により本明細書に組込まれている。
【０００２】
本発明は、超音波画像診断システムのためのトランスデューサ、トランスデューサを収容するデバイス及びシステム、並びにトランスデューサを製造して使用する方法の分野に関する。本発明は、血管内超音波画像診断システムのためのトランスデューサにも関する。
【背景技術】
【０００３】
血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像診断システムは、様々な疾病及び障害に対する診断機能を確立させている。例えば、ＩＶＵＳ画像診断システムは、血栓を診断し、血流を回復又は増すためのステント又は他のデバイスの選択及び配置に際して、医師を助けるための情報を提供する画像診断モダリティとして使用されている。ＩＶＵＳ画像診断システムは、血管内の特定の部位での粥状斑蓄積を診断するのに使用されている。ＩＶＵＳ画像診断システムは、血管内閉塞又は狭窄の存在、並びに閉塞又は狭窄の性質と程度を判断するために使用することができる。ＩＶＵＳ画像診断システムは、例えば、動き（例えば、心拍）又は１つ又はそれよりも多くの構造（例えば、画像診断を望まない１つ又はそれよりも多くの血管）による閉塞に起因して、血管造影法のような他の血管内画像診断技術を用いて可視化することが困難である場合がある血管系のセグメントを可視化するために使用することができる。ＩＶＵＳ画像診断システムを使用して、血管造影及びステント配置のような進行中の血管内治療をリアルタイム（又はほぼリアルタイム）でモニタ又は評価することができる。更に、ＩＶＵＳ画像診断システムは、１つ又はそれよりも多くの心腔をモニタするために使用することができる。
【０００４】
ＩＶＵＳ画像診断システムは、様々な疾病及び障害を可視化するための診断ツールを提供するように開発されている。ＩＶＵＳ画像診断システムは、制御モジュール（パルス発生器、画像処理プロセッサ、及びモニタを有する）と、カテーテルと、カテーテル内に配置された１つ又はそれよりも多くのトランスデューサとを含むことができる。トランスデューサ含有カテーテルは、血管壁又は血管壁に近い患者組織のような画像診断される領域内の又はそれに近い内腔又は空洞に位置決めすることができる。制御モジュール内のパルス発生器は、電気パルスを発生し、電気パルスは、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサに送出されて音響パルスに変形され、音響パルスは、患者組織を通して送信される。送信された音響パルスの反射パルスは、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサによって吸収され、電気パルスに変形される。変形された電気パルスは、画像処理プロセッサに送出され、モニタ上に表示可能な画像に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許仮出願番号第６１／０５９，４３１号
【特許文献２】米国特許第７，２４６，９５９号
【特許文献３】米国特許第７，３０６，５６１号
【特許文献４】米国特許第６，９４５，９３８号
【特許文献５】米国特許出願公報第２００６０２５３０２８号
【特許文献６】米国特許出願公報第２００７００１６０５４号
【特許文献７】米国特許出願公報第２００６０１０６３２０号
【特許文献８】米国特許出願公報第２００７００３８１１１号
【特許文献９】米国特許出願公報第２００６０１７３３５０号
【特許文献１０】米国特許出願公報第２００６０１００５２２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態は、電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素を有する超音波トランスデューサである。トランスデューサ要素は、トランスデューサ要素内に形成された第１の非変換パッドを更に含む。超音波トランスデューサはまた、トランスデューサ要素の第１の表面の上にかつ第１の非変換パッドの上に実質的に配置された第１の金属層と、トランスデューサ要素の第２の表面の上に実質的に配置された第２の金属層とを含む。
【０００７】
別の実施形態は、電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素と、トランスデューサ要素の第１の表面の上に実質的に配置された第１の金属層と、トランスデューサ要素の第２の表面の上に実質的に配置された第２の金属層と（第２の表面は、第１の表面に相対している）、第２の金属層の上に配置されたバッキング層と、バッキング層の上に配置された第３の金属層とを含む超音波トランスデューサである。第３の金属層は、互いに分離された第１の接点及び第２の接点を形成する。第１の接点は、第１の接触ビアによって第１の金属層に連結され、第２の接点は、第２の接触ビアによって第２の金属層に連結される。
【０００８】
更に別の実施形態は、電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素を有する超音波トランスデューサである。超音波トランスデューサは、第１の基板を含む第１の薄膜回路を更に含み、金属トレースが、第１の基板の両側に配置されて電気的に互いに連結されている。金属トレースは、第１の基板の１つの側面上に接触パッド、及び第１の基板の別の側面上にトランスデューサ要素に電気信号を供給するための電極を提供するように構成かつ配列される。超音波トランスデューサはまた、第２の基板を含む第２の薄膜回路を含み、金属トレースが、第２の基板の両側に配置されて電気的に互いに連結されている。金属トレースは、第２の基板の１つの側面上に接触パッド、及び第２の基板の別の側面上にトランスデューサ要素に電気信号を供給する電極を提供するように構成かつ配列される。トランスデューサ要素は、第１及び第２の薄膜回路の間に配置される。
【０００９】
更に別の実施形態は、電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素と、第１の表面と第１の表面に相対する第２の表面を含むキャリア基板と、キャリア基板の第１の表面の上に配置されて互いに分離された第１の接点及び第２の接点を形成する第１の金属層と、キャリア基板の第２の表面の上に配置されてキャリア基板の第１の表面上の第２の接点と電気的に連通する第２の金属層と、第３の金属層と、第１の接点を第３の金属層に電気的に連結する導電性構造体とを含む超音波トランスデューサである。トランスデューサ要素は、第２の金属層と第１の金属層の間に配置される。導電性構造体それ自体は、トランスデューサ要素から絶縁される。
【００１０】
別の実施形態は、電気エネルギを超音波エネルギに変換するように構成かつ配列された材料を含むトランスデューサ要素を有する超音波トランスデューサである。トランスデューサ要素は、第１の表面と、第１の表面に相対する第２の表面と、第１及び第２の表面の間のエッジ表面とを有する。超音波トランスデューサは、トランスデューサ要素の第１の表面の上に配置された第１の金属層と、トランスデューサ要素の第２の表面の上に配置された第２の金属層と、トランスデューサ要素のエッジ表面の第１の部分に沿って第１の金属層から延びる第１の接点と、トランスデューサ要素のエッジ表面の第２の部分に沿って第１の金属層から延びる第２の接点とを更に含む。
【００１１】
更に別の実施形態は、トランスデューサ要素を通って途中まで第１の表面から延びる少なくとも１つの垂直スロットを形成する段階を含む超音波トランスデューサを製造する方法である。金属が、第１の垂直スロット内のトランスデューサ要素の露出表面を少なくとも被覆するように第１の垂直スロット内に配置される。第１の金属層が、トランスデューサ要素の第１の表面の上に、かつ第１の垂直スロット内に配置された金属に接触して配置される。少なくとも１つの第２の垂直スロットが、トランスデューサ要素を通って途中まで第２の表面から延びて形成される。トランスデューサ要素の第２の表面は、トランスデューサ要素の第１の表面に相対している。金属が、第２の垂直スロット内のトランスデューサ要素の露出表面を少なくとも被覆するように第２の垂直スロット内に配置される。第２の金属層が、トランスデューサ要素の第２の表面の上に、かつ第２の垂直スロット内に配置された金属に接触して配置される。第１及び第２の垂直スロットを通過してトランスデューサ要素を切断し、第１及び第２の垂直スロット内に配置された金属からそれぞれ形成された第１及び第２の接点を有する超音波トランスデューサを形成する。
【００１２】
更に別の実施形態は、カテーテル及び撮像コアを有する血管内超音波システムのためのカテーテルアセンブリである。カテーテルは、縦方向長さ、遠位端、及び近位端を有する。カテーテルはまた、近位端から遠位端にカテーテルの縦方向長さに沿って延びる内腔を含む。撮像コアは、内腔内に挿入されるように構成かつ配列される。撮像コアは、遠位端及び縦方向長さを有する回転可能駆動シャフトと、回転可能駆動シャフトの遠位端に装着された少なくとも１つのトランスデューサと、ツイストワイヤケーブルとを含む。この少なくとも１つのトランスデューサは、印加された電気パルスを音響パルスに変形し、同じく受信した反響パルスを電気パルスに変形するように構成かつ配列される。ツイストワイヤケーブルは、ｉ）ケーブルに沿って延びて少なくとも１つのトランスデューサのそれぞれの接点に電気的に連結された２つのワイヤ、及びｉｉ）ケーブルに沿って延びて内部に２つのワイヤの一部分が配置されたシールドを含む。
【００１３】
添付図面を参照して本発明の非制限的かつ非網羅的な実施形態を説明する。この図面において、特に定めない限り、同様の参照番号は、様々な図を通じて同様な部分を参照する。
【００１４】
本発明のより良好な理解のために、添付図面に関連して読まれるものとする以下の「発明を実施するための形態」を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による血管内超音波画像診断システムの一実施形態の概略図である。
【図２】本発明による血管内超音波画像診断システムのカテーテルの一実施形態の概略側面図である。
【図３】本発明による細長部材の遠位端内の内腔に配置された撮像コアを有する図２に示すカテーテルの細長部材の遠位端の一実施形態の略斜視図である。
【図４】本発明によるトランスデューサ及びツイストワイヤケーブルを有するカテーテルの先端の一実施形態の概略側面図である。
【図５】本発明によるトランスデューサの取付のためのモジュール式構成を有するカテーテルの先端の一実施形態の概略側面図である。
【図６】本発明による非変換パッドを有するトランスデューサ要素の一実施形態の略斜視図である。
【図７】本発明による図６のトランスデューサ要素を有するトランスデューサの一実施形態の略斜視図である。
【図８】本発明による図７の複数のトランスデューサを収容する構成の一実施形態の概略上面図である。
【図９】本発明による複数のトランスデューサを収容する構成の別の実施形態の概略上面図である。
【図１０】本発明による図６のトランスデューサ要素を有する図９のトランスデューサの一実施形態の略斜視図である。
【図１１Ａ】本発明によるトランスデューサの更に別の実施形態の略前面図である。
【図１１Ｂ】本発明によるトランスデューサの更に別の実施形態の略裏面図である。
【図１１Ｃ】複数のトランスデューサ（点線によって分けられた）の構成も示す本発明による図１１Ａ及び図１１Ｂのトランスデューサの第１の金属層の略上面図である。
【図１１Ｄ】複数のトランスデューサ（点線によって分けられた）の構成も示す本発明による図１１Ａ及び図１１Ｂのトランスデューサの第２の金属層の略上面図である。
【図１１Ｅ】複数のトランスデューサ（点線によって分けられた）の構成も示す本発明による図１１Ａ及び図１１Ｂのトランスデューサの第３の金属層の略上面図である。
【図１２】本発明によるトランスデューサの第４の実施形態の概略断面図である。
【図１３Ａ】本発明による図１２のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１３Ｂ】本発明による図１２のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１３Ｃ】本発明による図１２のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１３Ｄ】本発明による図１２のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１３Ｅ】本発明による図１２のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１３Ｆ】本発明による図１２のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１３Ｇ】本発明による図１２のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１４Ａ】本発明による第５の実施形態に対応する複数のトランスデューサの構成の略部分分解組立図である。
【図１４Ｂ】本発明による図１４Ａのトランスデューサの略前面図である。
【図１４Ｃ】本発明による図１４Ａのトランスデューサの略側面図である。
【図１５Ａ】本発明によるトランスデューサの第６の実施形態の略分解組立図である。
【図１５Ｂ】本発明による図１５Ａのトランスデューサの概略断面図である。
【図１６】本発明によるトランスデューサの第７の実施形態の概略断面図である。
【図１７Ａ】本発明による図１６のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１７Ｂ】本発明による図１６のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１７Ｃ】本発明による図１６のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１７Ｄ】本発明による図１６のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１７Ｅ】本発明による図１６のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【図１７Ｆ】本発明による図１６のトランスデューサを製造する方法の一実施形態における諸段階の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、超音波画像診断システムのためのトランスデューサ、このトランスデューサを収容するデバイス及びシステム、並びにこのトランスデューサを製造し使用する方法の分野に関する。本発明は、血管内超音波画像診断システムのためのトランスデューサにも関する。
【００１７】
適切な血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像診断システムは、以下に制限されるものではないが、患者内へ経皮挿入するように構成かつ配列されたカテーテルの遠位端に配置された１つ又はそれよりも多くのトランスデューサを含む。カテーテルを有するＩＶＵＳ画像診断システムの例は、例えば、米国特許第７，２４６，９５９号、第７，３０６，５６１号、及び第６，９４５，９３８号、並びに米国特許出願公報第２００６０２５３０２８号、第２００７００１６０５４号、第２００６０１０６３２０号、第２００７００３８１１１号、第２００６０１７３３５０号、及び第２００６０１００５２２号に見られ、それらの全ては、引用により組込まれている。
【００１８】
図１は、ＩＶＵＳ画像診断システム１００の一実施形態を概略的に示している。ＩＶＵＳ画像診断システム１００は、制御モジュール１０４に連結可能なカテーテル１０２を含む。制御モジュール１０４は、例えば、プロセッサ１０６、パルス発生器１０８、モータ１１０、及び１つ又はそれよりも多くのディスプレイ１１２を含むことができる。少なくとも一部の実施形態では、パルス発生器１０８は、カテーテル１０２内に配置された１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ（図３における３１２）に入力することができる電気パルスを形成する。少なくとも一部の実施形態では、モータ１１０からの機械的エネルギは、カテーテル１０２に配置された撮像コア（図３における３０６）を駆動するために使用することができる。少なくとも一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ（図３における３１２）から送信された電気パルスは、処理のためにプロセッサ１０６に入力することができる。少なくとも一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ（図３における３１２）からの処理された電気パルスは、１つ又はそれよりも多くのディスプレイ１１２上の１つ又はそれよりも多くの画像として表示することができる。少なくとも一部の実施形態では、プロセッサ１０６は、制御モジュール１０４の１つ又はそれよりも多くの他の構成要素の機能を制御するために使用することができる。例えば、プロセッサ１０６は、パルス発生器１０８から送信される電気パルスの周波数又は持続時間、モータ１１０による撮像コア（図３における３０６）の回転速度、モータ１１０による撮像コア（図３における３０６）の後退の速度又は長さ、又は１つ又はそれよりも多くのディスプレイ１１２上に形成される１つ又はそれよりも多くの画像の１つ又はそれよりも多くの特性のうちの少なくとも１つを制御するために使用することができる。一部の実施形態では、制御モジュール１０４（すなわち、プロセッサ１０６、パルス発生器１０８、モータ１１０、及び１つ又はそれよりも多くのディスプレイ１１２）の一部は、１つのユニット内にあることができる。他の実施形態では、制御モジュール１０４の一部は、２つ又はそれよりも多くのユニット内にあることができる。
【００１９】
図２は、ＩＶＵＳ画像診断システム（図１における１００）のカテーテル１０２の一実施形態の概略側面図である。カテーテル１０２は、細長部材２０２及びハブ２０４を含む。細長部材２０２は、近位端２０６及び遠位端２０８を含む。図２において、細長部材２０２の近位端２０６は、カテーテルハブ２０４に連結され、細長部材の遠位端２０８は、患者内へ経皮挿入するように構成かつ配列される。少なくとも一部の実施形態では、カテーテル１０２は、洗浄ポート２１０のような少なくとも１つの洗浄ポートを形成する。少なくとも一部の実施形態では、洗浄ポート２１０は、ハブ２０４内に形成される。少なくとも一部の実施形態では、ハブ２０４は、制御モジュール（図１における１０４）に連結するように構成かつ配列される。一部の実施形態では、細長部材２０２及びハブ２０４は、単一の本体として形成される。別の実施形態では、細長部材２０２及びハブ２０４は、別々に形成され、その後一緒に組み立てられる。
【００２０】
図３は、カテーテル１０２の細長部材２０２の遠位端２０８の一実施形態の略斜視図である。細長部材２０２は、鞘３０２及び内腔３０４を含む。撮像コア３０６は、内腔３０４内に配置される。撮像コア３０６は、回転可能駆動シャフト３１０の遠位端に連結された撮像デバイス３０８を含む。
【００２１】
鞘３０２は、患者内への挿入に適するあらゆる可撓性で生物学的適合性の材料から形成することができる。適切な材料の例としては、例えば、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及び他のプラスチックなど、又はその組合せが挙げられる。
【００２２】
１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２は、撮像デバイス３０８に装着することができ、音響パルスを送信して受信するために使用することができる。好ましい実施形態（図３に示すような）においては、トランスデューサ３１２のアレイが、撮像デバイス３０８に装着される。他の実施形態では、単一のトランスデューサを使用することができる。更に他の実施形態では、不規則アレイによる複数のトランスデューサを使用することができる。あらゆる数のトランスデューサ３１２を使用することができる。例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、１６、２０、２５、５０、１００、５００、１０００、又はそれよりも多くのトランスデューサが存在することができる。理解されるように、他の数のトランスデューサを使用することもできる。
【００２３】
１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２は、印加された電気パルスを１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２の表面上の圧力歪みに変形することができ、その逆も同様である１つ又はそれよりも多くの公知の材料で形成することができる。適切な材料の例としては、圧電セラミック材料、圧電複合材料、圧電プラスチック、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリビニリデンフルオライド、及びニオブ酸鉛マグネシウム−チタン酸鉛などが挙げられる。これらの材料は、まとめて「圧電材料」と呼ばれる。更に、容量型微小機械加工超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）などを使用することができる。
【００２４】
１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２の表面上の圧力歪みは、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２の共振周波数に基づく周波数の音響パルスを形成するために発生させることができる。１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２の共振周波数は、大きさ、形状、及び１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２を形成するのに使用される材料によって影響を受ける場合がある。１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２は、カテーテル１０２内に配置し、かつ１つ又はそれよりも多くの選択された方向に１つ又は複数の望ましい周波数の音響パルスを伝播させるのに適切なあらゆる形状に形成することができる。例えば、トランスデューサは、ディスク形状、ブロック形状、リング形状、及び層状などとすることができる。１つ又はそれよりも多くのトランスデューサは、例えば、ダイスカット、機械加工、ダイスアンドフィル、化学エッチング、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、マイクロファブリケーションなどを含むいずれかの加工によって望ましい形状に形成することができる。
【００２５】
少なくとも一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２は、周囲空間の半径方向横断面画像を生成するために使用することができる。従って、例えば、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサが、カテーテル１０２内に配置されて患者の血管内に挿入された時、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２は、血管の壁及び血管を取り囲む組織の画像を生成するために使用することができる。
【００２６】
少なくとも一部の実施形態では、撮像コア３０６は、カテーテル１０２の縦軸の周りに回転することができる。撮像コア３０６が回転する時に、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２は、様々な半径方向に音響パルスを放出する。十分なエネルギを有する放出された音響パルスが、１つ又はそれよりも多くの組織境界のような１つ又はそれよりも多くの媒体境界に出会う時、放出された音響パルスの一部分は、反響パルスとして放出トランスデューサに反射して戻される。検出されるのに十分な強度なエネルギを有してトランスデューサに到達した各反響パルスは、受信トランスデューサ内で電気信号に変換される。１つ又はそれよりも多くの変換された電気信号は、制御モジュール（図１における１０４）に送信され、プロセッサ１０６が、電気信号特性を処理し、送信された音響パルスと受信された反響パルスとの各々からの情報の収集に少なくとも部分的に基づいて、撮像領域の表示可能な画像を形成する。少なくとも一部の実施形態では、撮像コア３０６の回転は、制御モジュール（図１における１０４）内に配置されたモータ１１０によって駆動される。
【００２７】
１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２が、カテーテル１０２の縦軸の周りに回転して音響パルスを放出する時に、複数の画像が形成され、それらは、関連の血管の壁及びこの血管を取り囲む組織のような１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２を取り囲む領域の一部分の半径方向横断面画像を集合的に生じさせる。少なくとも一部の実施形態では、半径方向横断面画像は、１つ又はそれよりも多くのディスプレイ１１２上に表示することができる。
【００２８】
少なくとも一部の実施形態では、撮像コア３０６は、その中にカテーテル１０２が挿入される血管に沿って縦方向に移動することができ、それによって血管の縦方向長さに沿って複数の断面画像を形成することができる。少なくとも一部の実施形態では、画像診断処置中に１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２は、カテーテル１０２の縦方向長さに沿って引っ込める（すなわち、引戻す）ことができる。少なくとも一部の実施形態では、モータ１１０は、カテーテル１０２内の撮像コア３０６の引戻しを駆動する。少なくとも一部の実施形態では、撮像コアのモータ１１０引戻し距離は、少なくとも５ｃｍである。少なくとも一部の実施形態では、撮像コアのモータ１１０引戻し距離は、少なくとも１０ｃｍである。少なくとも一部の実施形態では、撮像コアのモータ１１０引戻し距離は、少なくとも１５ｃｍである。少なくとも一部の実施形態では、撮像コアのモータ１１０引戻し距離は、少なくとも２０ｃｍである。少なくとも一部の実施形態では、撮像コアのモータ１１０引戻し距離は、少なくとも２５ｃｍである。
【００２９】
１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２からの様々な深さで生成される画像の品質は、例えば、帯域幅、トランスデューサ焦点、ビームパターン、並びに音響パルスの周波数を含む１つ又はそれよりも多くのファクタによって影響される場合がある。１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２からの音響パルスの周波数は、１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２からの音響パルス出力の貫通深度にも影響する場合がある。一般的に、音響パルスの周波数が低下する時に、患者組織内の音響パルスの貫通の深度は増大する。少なくとも一部の実施形態では、ＩＶＵＳ画像診断システム１００は、１ＭＨｚから６０ＭＨｚの周波数範囲内で作動する。
【００３０】
少なくとも一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くの導体３１４が、トランスデューサ３１２を制御モジュール１０４に電気的に連結する（図１を参照されたい）。少なくとも一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くの導体３１４は、回転可能駆動シャフト３１０の縦方向長さに沿って延びている。
【００３１】
少なくとも一部の実施形態では、撮像コア３０８の遠位端２０８に装着された１つ又はそれよりも多くのトランスデューサ３１２を有するカテーテル１０２は、画像診断される血管のような選択領域の選択部分から離れた部位で、大腿動脈のようなアクセス可能な血管を通じて患者内に経皮的に挿入することができる。次に、カテーテル１０２は、患者の血管を通過して、選択血管の一部分のような選択領域の部位にまで進めることができる。
【００３２】
多くの従来型のトランスデューサ構成においては、トランスデューサは、システムの残りの部分に同軸ケーブルを使用して連結される。トランスデューサの一方の接点は、同軸ケーブルの中心を通って延びる導体に連結され、他方の接点は、同軸ケーブルの円筒シールドに連結される。こうした構成は、トランスデューサと超音波システムの他の電子構成要素との間の不均衡な電気的接続をもたらす場合がある。
【００３３】
更に、トランスデューサへの接続は、トランスデューサの感熱性圧電材料の温度を上昇させることになる溶接及び半田付けのような他のワイヤ取付技術を回避するために、導電性接着剤を使用して行われることがよくある。しかし、導電性接着剤は、信頼性がない場合がある。例えば、接着剤は、使用中に超音波カテーテルを殺菌するために多くの場合使用されるエチレンオキシドのような化学殺菌剤に露出されると、トランスデューサにワイヤを確実に取り付けるそれらの機能を損失する場合がある。
【００３４】
図４は、カテーテル４０２内に配置されたトランスデューサ４１２が画像診断システムの電子機器の残りの部分にシールドツイストペアケーブル４２０を使用して連結される代替の構成を示している。シールドツイストペアケーブル４２０は、ケーブルに沿って一緒に捩られた２つの絶縁ワイヤ４２２、４２４、並びに電気的に接地することができる金属シールド４２６を含む。一方のワイヤ４２２は、トランスデューサ４１２の第１の接点に連結することができ、他方のワイヤ４２４は、トランスデューサ４１２の第２の接点に連結することができる。この構成は、トランスデューサとの均衡した電気接続を提供する。トランスデューサ４１２は、現在使用することができるトランスデューサを含むいずれかのトランスデューサとすることができる。ワイヤ４２０、４２２は、導電性接着剤を含むあらゆる適切な方法を用いてトランスデューサに取付けることができる。以下でより詳細に説明するように、トランスデューサは、溶接、半田付け、及び熱圧着結合などのような熱を発生する技術を使用してワイヤを取付けることを可能にするように構成することができる。
【００３５】
図５は、カテーテル５０２内に配置されたトランスデューサ５１２が、モジュール式取付部５３０を使用してツイストペアケーブル５２０（２つのワイヤ５２２、５２４、及び導電性シールド５２６を有する）に連結される別の構成を示している。この構成の少なくとも１つの実施形態では、トランスデューサ５１２は、モジュール式取付部５３０上の対応する接点（図示せず）に連結する（例えば、導電性接着剤を使用し又は単なる接触により）接点を含む。モジュール式取付部５３０上の接点は、ワイヤ５２２、５２４を取付けることができるパッド（図示せず）に電気的に互いに連結される。ワイヤ５２２、５２４は、あらゆる適切な技術を使用してモジュール式取付部のパッドに取付けることができる。特に、トランスデューサの圧電材料が十分離れているので、熱がそれを恐らく損傷せず、熱を発生する技術をワイヤ５２２、５２４の取付に使用することができる。少なくとも一部の場合には、ワイヤは、トランスデューサがモジュール式取付部に取付けられる前に、モジュール式取付部に取付けることができる。図５に示すようなモジュール式構成はまた、トランスデューサからツイストペアケーブル５２０のワイヤを取り外すことなくトランスデューサ５１２を除去又は交換することを可能にする。
【００３６】
トランスデューサを形成する様々な構成及び方法がある。一般的に、トランスデューサは、圧電材料などで製造されて少なくとも２つの金属層（又は接触層）の間に配置されたトランスデューサ要素を含むいくつかの様々な構成要素を有し、トランスデューサ要素を通じて電気信号が提供され、トランスデューサに超音波エネルギを放出させる。金属層はまた、トランスデューサ要素が超音波信号を受信した時にこの要素から電気信号も受信する。トランスデューサはまた、少なくとも１つのバッキング層を任意的に含むことができ、かつ少なくとも１つのマッチング層を任意的に含むことができる。
【００３７】
あらゆる適切なトランスデューサ要素を本明細書に開示されたトランスデューサに使用することができる。一般的に、トランスデューサ要素は、電気信号を超音波信号に変換し、逆も同様な圧電要素などのような材料で製造される。別途示されない限り、トランスデューサ要素は、単結晶トランスデューサ要素とすることができ、又はトランスデューサ要素は、非変換材料によって任意的に分離された１つ又はそれよりも多くの個別の変換部材（例えば、図６を参照されたい）又はあらゆる他の適切な構成の変換部材を有することができる。
【００３８】
金属層及び接触層は、金属、合金、及び多層導電性構成（例えば、様々な金属又は合金の複数の層）を含むあらゆる適切な導電材料を使用して形成することができる。あらゆる金属又は合金を使用することができる。生物学的用途（例えば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像診断）のためには、金属層又は接触層のあらゆる露出部分は、典型的な作動条件の下で体液に露出された時に腐食しない材料（金、白金、白金／イリジウム合金、又は銀充填エポキシ）で好ましくは製造される。これらの材料は、そうでなければ腐食する場合がある銅、Ｎｉ／Ｃｒ、及びＮｉ／Ｚｎなどのような他の材料の上にメッキすることができる。例えば、銅又はＮｉ／Ｃｒは、金で被覆することができる。
【００３９】
任意的なマッチング層は、トランスデューサ要素を生物学的環境に音響的にマッチングさせる材料で製造される。例えば、マッチング層は、トランスデューサ要素の高い音響インピーダンスのカテーテルがその内部に配置される組織及び体液のような周囲部のより低いインピーダンスとのマッチングを容易にすることができる。以下に制限されるものではないが、パリレン、エポキシ、ポリイミド、及び他のポリマーなどを含むあらゆる適切な材料を使用することができる。
【００４０】
一部の実施形態では、マッチング層は非導電性である。他の実施形態では、特にマッチング層がトランスデューサ要素と金属層の間に配置される時、マッチング層は導電性である。マッチング層は、例えば、導電性ポリマーを使用することによって又はマッチング層のポリマー材料内部に導電性粒子（例えば、金属、グラファイト、又は合金の粒子）を含有させることによって導電性とすることができる。
【００４１】
任意的なバッキング層は、以下に制限されるものではないが、デバイス安定性、保護、音響マッチング、又は吸音を含む様々な目的のために提供することができる。バッキング層は、以下に制限されるものではないが、パリレン、エポキシ、充填エポキシ、及び他のポリマーなどを含むあらゆる適切な材料を使用して製造することができる。一部の実施形態では、バッキング層は非導電性である。他の実施形態では、特にバッキング層がトランスデューサ要素と金属層の間に配置される時、バッキング層は導電性である。バッキング層は、例えば、導電性ポリマーを使用することによって又はマッチング層のポリマー材料内部に導電性粒子（例えば、金属、グラファイト、又は合金の粒子）を含有することによって導電性とすることができる。任意的に、バッキング層は、マッチング層としても機能することができ、トランスデューサ要素に音響的に適合する材料を使用して形成することができる。
【００４２】
バッキング層及びマッチング層は、あらゆる適切な方法を使用してトランスデューサの他の層の上に配置することができる。バッキング層及びマッチング層を形成する方法の例としては、以下に制限されるものではないが、スピンコーティング、浸漬コーティング、噴霧法、真空蒸着、化学気相蒸着、スパッタリング、及びキャスティングなどが挙げられ、又は予め製造したバッキング層又はマッチング層を別の層に接着剤を用いて取り付けることが更に挙げられる。
【００４３】
図６は、以下に説明するように金属層に連結される時にトランスデューサを形成するために使用することができるトランスデューサ要素６０２の一実施形態を示している。トランスデューサ要素６０２は、複数の圧電変換部材６０６を形成する圧電材料６０４を含む。変換部材の各々は、エポキシ、ポリイミド、シリコン、及びアルミナなどのような非変換材料６１０によって他のものから分離される。少なくとも１つの実施形態では、トランスデューサ要素は、圧電材料のスラブ（典型的にキャリア上に配置された）から形成され、それは、エッチング、スコーリング、スライシング、切断、ダイスカット、又は他の方法で個別の変換部材に分離される。次に、非変換材料をコーティング法のような適切な技術を使用して変換部材の間に配置することができる。
【００４４】
トランスデューサ要素６０２は、少なくとも２つの非導電性パッド６０８も含む。好ましくは、これらのパッドは、耐熱性材料で製造され、より好ましくは、熱を容易に伝達しない材料で製造される。例えば、パッドは、エポキシ及び充填エポキシなどで製造することができる。例えば、Ｅｐｏｔｅｋ（登録商標）３０１−２（マサチューセッツ州ビレリカ所在、「Ｅｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」）のような低粘性エポキシを使用することができる。パッド６０８は、非変換材料６１０と同じ材料で製造することができ、変換部材の間に非変換材料を配置するのに使用したのと同じ技術を用いて形成することができる。
【００４５】
これらの非導電性パッド６０８は、以下でより詳細に説明するように、金属接点部位の下又は上に配置されることになり、従って、トランスデューサを画像診断システム電子機器の残りの部分に連結するワイヤ（例えば、図４のワイヤ４２２、４２４を参照されたい）は、例えば、レーザ溶接、ホットバー半田リフロー、熱圧着結合、金ボールボンディング、他の半田付け又は溶接技術、又はワイヤを取付けるための熱の印加を含む他の技術のような加熱ベースの結合技術を例えば用いて取付けることができる。非導電性パッド６０８は、変換部材の圧電材料に対して熱からの保護を提供し、それによってこれらのワイヤ取付を使用することができる。
【００４６】
図７は、図６のトランスデューサ要素６０２を使用するトランスデューサ７００の一実施形態を示している。トランスデューサ要素６０２は、圧電材料６０４（図６に示す個別の変換部材として形成されるが、明瞭にするためにこの詳細部は図７に示されない）及び非導電性パッド６０８を含む。トランスデューサ７００は、上部金属層７１０及び下部金属層７１２を含む。金属パッド７１６は、トランスデューサ要素６０２の上部に配置されるが、分離部７２０（例えば、金属パッドと上部金属層の間の導電材料の除去による）によって上部金属層７１０から絶縁される。金属パッド７１６は、少なくともパッド６０８を通過する孔を開け、金属又は別の適切な導電材料でその孔をメッキ又は充填することによって形成された導電性ビア７１８を通じて下部金属層７１２に電気的に連結される。上部金属層７１０の一部分７１４と金属パッド７１６とは、トランスデューサ要素６０２の非導電性パッド６０８のうちの１つの上に各々配置され、ワイヤのための取付部位を提供する。
【００４７】
金属層７１０、７１２は、以下に制限されるものではないが、無電解メッキ、電気メッキ、蒸発法、スパッタリング、化学及び物理蒸着などを含むあらゆる適切な方法を用いてトランスデューサ要素６０２上に配置することができる。上部金属層７１０と金属パッド７１６の間の分離部７２０は、ポジティブ又はネガティブフォトレジストを用いてトランスデューサ要素６０２の上部に配置された金属層をパターン化し、金属層の一部分をエッチング又は他の方法で除去することを含む適切な技術を用いて形成することができ、上部金属層７１０と金属パッド７１６とが分離部７２０に伴って形成される。代替的に、トランスデューサ要素６０２は、金属の堆積の前にマスキングすることができ、それによって分離部７２０が金属層７１０及び金属パッド７１６の堆積に伴って形成される。
【００４８】
ビア７１８は、以下に制限されるものではないが、穿孔、プラズマエッチング、化学エッチング、又は他の方法を含むあらゆる適切な方法によって形成することができ、トランスデューサ要素の非導電性パッド６０８を少なくとも通過する孔が形成される。一実施形態では、この孔は、トランスデューサ要素６０２の上部金属層７１０又は下部金属層７１２（又は両方）を配置する前に形成され、それによって上部又は下部金属層が形成される時に孔は金属で被覆されるか又は充填することができる。しかし、上部及び下部金属層７１０、７１２が形成された後に、孔が開けられ、ビア７１８が金属で被覆されるか又は充填することができることは理解されるであろう。
【００４９】
図８は、４つのトランスデューサ７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、及び７００ｄが一緒に形成され次にライン７８０、７８２に沿って分離される１つの構成を示している。こうした構成は、全ての４つのトランスデューサに対して、上部金属層７１０、金属パッド７１６及び分離部７２０を形成する金属層の同時パターン化を可能にする。この構成は、４つより多いトランスデューサを一緒に調製するためのより大きい構成として反復することができることは理解されるであろう。
【００５０】
図９は、４つのトランスデューサ７００ａ’、７００ｂ’、７００ｃ’及び７００ｄ’を形成するための代替の構成を示している。この構成においては、４つのビアの代わりに単一のビア７１８’を提供する。更に、金属層７１０と金属パッド７１６’の間の分離部７２０’は、正方形又は矩形でなくて円形とすることができるが、図７−図１０のあらゆる実施形態では、上部金属層７１０と金属パッド７１６、７１６’とが電気的に接触していない限り、分離部は、あらゆる形状を有することができることは理解されるであろう。図１０は、図９のトランスデューサ７００’のうちの１つを示し、非導電性パッド６０８の側面の一部分７１８’が金属で被覆され、金属パッド７１６が下部金属導電性層７１２に電気的に連結されていることを除いては、図７のトランスデューサ７００と同じ要素を有する。
【００５１】
図７−図１０の実施形態のいずれも、バッキング層に結合することができる（好ましくは、下部金属層に取付けられる）。このバッキング層は、音響マッチング層であることも可能である。更に、音響マッチング層は、上部金属層の少なくとも一部分の上に配置することができる。
【００５２】
図１１Ａ−図１１Ｅは、トランスデューサ７５０の更に別の実施形態を示している。図１１Ａ及び図１１Ｂは、トランスデューサの両側からの側面図である。トランスデューサ７５０は、変換要素７５２、第１のパターン化金属層７５４（図１１Ｃ）、第２のパターン化金属層７５６（図１１Ｄ）、第３のパターン化金属層７５８（図１１Ｅ）、及びバッキング層７６０を含む。図１１Ｃ−図１１Ｅは、第１、第２、及び第３のパターン化金属層にそれぞれ対応し、複数のトランスデューサを生成するための構成（図８及び図９における構成に類似した）で示されている。各トランスデューサは、点線（例えば、線７６２、７６４）によって境界が示された矩形領域の１つに対応する。あらゆるトランスデューサ要素を使用することができ、例えば、図６のトランスデューサ要素６０２が含まれる（ただし、この実施形態のためには、パッド６０８は不要であり、削除されるか又は付加的な変換要素と交換することができる）。
【００５３】
このトランスデューサの形成において、ビア７６６、７６８は、トランスデューサの層の全てを通過又は貫通して形成され、金属又は合金で被覆又は充填される。トランスデューサが相互に分離される時、各ビア７６６、７６８は、図１０におけるビア７１８’に類似して露出されることになる。更に、分離部７７０が第１の金属層７５４内のビア７６６の周りに形成され、分離部７７２が第２の金属層７５６内のビア７６８の周りに形成される。第３の金属層７５８においては、分離部７７４は、層７５８を第１の接点７７６と第２の接点７７８とに分割する。各金属層内のそれぞれの分離部は、金属層の各々が堆積される時に形成することができ、又はそれぞれの分離部は、予め形成された金属層をパターン化しエッチングする（又は別の方法で金属層の一部分を除去する）ことによって形成することができる。
【００５４】
ビアは、トランスデューサの層の各々の形成の後に典型的に製造され、被覆／充填される。ビア７６６は、第２の金属層７５６の大部分を第２の接点７７８に連結させる。ビア７６８は、第１の金属層７５４の大部分を第１の接点７７６に連結させる。超音波システムの電子機器の残りの部分からのワイヤは、第１及び第２の接点７７６、７７８に接続することができる（例えば、図４を参照されたい）。バッキング層７６０の存在は、取付により発生する熱からトランスデューサ要素７５０を保護することにより、ワイヤを第１及び第２の接点７７６、７７８に取付けるための加熱ベースの取付方法を可能にすることができる。この実施形態は、図５に示すモジュール式取付部５３０内のプリフォームパッドを通じた電気接続にも適している。
【００５５】
図１２は、非圧電領域８０６によって分離された圧電領域８０４を含むトランスデューサ要素８０２を有するトランスデューサ８００の別の構成を示している。トランスデューサ８００は、２つの金属層８０８及び８１０、マッチング層８１２、及びバッキング層８１４も含む。トランスデューサ８００は、非圧電領域８０６’の隣に又はその上に配置された接点ワイヤ８１６及び８１８を通じてデバイス電子機器の残りの部分に連結される。
【００５６】
図１３Ａ−図１３Ｇは、トランスデューサ８００を製造する方法の一実施形態を示している。様々な他の方法をトランスデューサ８００を形成するために使用することができることは理解されるであろう。図１３Ａに示すように、圧電材料８０４’は、接着剤及びワックスなどを含むあらゆる適切な技術を用いてキャリア８２０に取外し可能に取付けられる。切断部が圧電材料８０４’内に形成され、図１３Ｂに示すような圧電領域８０４が形成される。切断部は、圧電材料８０４’をポジティブ又はネガティブフォトレジストで被覆する段階と、このフォトレジストをパターン化して現像し、除去される圧電材料８０４’の一部分を露出させる段階と、露出された圧電材料をエッチングして切断部を形成する段階とを含むあらゆる適切な技術を用いて形成することができる。切断部を形成する他の方法としては、例えば、湿式化学エッチング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、及びマイクロダイスカットなどが挙げられる。切断部が形成された後、切断部は、例えば、エポキシ及び充填接着剤などのような適切な非圧電材料で充填することができ、図１３Ｂに示すような非圧電領域８０６が形成される。切断部を充填するためにあらゆる適切な方法を使用することができ、例えば、スピンコーティング、浸漬コーティング、及びシルクスクリーン法などが含まれる。非圧電領域８０６’の少なくとも１つは、その領域の上の金属層８０８へのワイヤ８１６の連結（図１２を参照されたい）の際にその後に使用するように形成され、他の非圧電領域よりも大きい場合がある。
【００５７】
圧電領域８０４と非圧電領域８０６との露出表面は金属化され、図１３Ｃに示すように金属層８１０が生成される。金属化は、以下に制限されるものではないが、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、及び化学又は物理蒸着などを含むあらゆる適切な技術を用いて行うことができる。
【００５８】
バッキング層８１４は、図１３Ｄに示すように金属層８１０の上に形成される。バッキング層は、キャスティング、化学又は物理蒸着、及びコーティング（例えば、スピンコーティング、浸漬コーティング、スパッタリング）などを含むあらゆる適切な技術を用いて形成することができる。バッキング層は、非導電材料を用いて典型的に形成され、好ましくは圧電材料を音響的に適合させるために使用される。
【００５９】
図１３Ｅに示すように、キャリア層８２０が除去される。第２の金属層８０８は、図１３Ｆに示すように、圧電領域８０４と非圧電領域８０６との露出表面の少なくとも一部分の上に形成される。金属化は、以下に制限されるものではないが、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、及び化学又は物理蒸着などを含むあらゆる適切な技術を用いて行うことができる。圧電領域８０４の露出表面の一部分８２２は、金属層８０８を形成する前にこの表面のこの部分をマスキングすることによって露出されたままとすることができる。代替的に又は追加的に、圧電領域８０４の露出表面の一部分８２２は、金属層８０８の形成の後に、例えば、ポジティブ又はネガティブフォトレジストを用いて金属層をパターン化し、エッチングすることによって露出することができる。
【００６０】
圧電領域８０４の露出部分８２２は、適切な技術（例えば、圧電材料８０４の選択的エッチング）を用いて除去することができ、図１３Ｇに示すように下に重なる金属層８１０の一部分が露出される。マッチング層８１２は、それも図１３Ｇに示すように、金属層８０８の上にかつ任意的に金属層８１０の露出部分の上に配置される。マッチング層は、以下に制限されるものではないが、キャスティング、化学又は物理蒸着、及びコーティング（例えば、スピンコーティング、浸漬コーティング、スパッタリング）などを含むあらゆる適切な技術を用いて形成することができる。マッチング層は、非導電材料を用いて典型的に形成され、圧電材料を音響的に適合させるために使用される。
【００６１】
マッチング層８１２の一部分は、金属層８０８及び８１０の一部を露出させるように除去され、図１２に示すようにワイヤ８１６及び８１８の取付を可能にする。ワイヤ８１６及び８１８は、圧電領域８０４の直接上又は直接下にある金属層８０８及び８１０の部分に取付けられていないことに注意すべきである。従って、少なくとも一部の実施形態では、加熱ベースの取付方法をワイヤ８１６及び８１８を金属層８０８及び８１０に取付けるために使用することができる。
【００６２】
図１４Ａ−図１４Ｃは、上部及び下部可撓性回路層９０２、９０４、トランスデューサ要素９０６、マッチング層９０８、及びバッキング層９１０（これは、マッチング層としても機能することができる）を有する別のトランスデューサ９００を示している。図１４Ａは、点線に沿って分離することができる複数のトランスデューサを含む一実施形態の部分分解組立図である。図１４Ｂ及び図１４Ｃは、単一トランスデューサの側面図（２つの直交側面に沿って取った）を示している。
【００６３】
トランスデューサ要素９０６は、圧電材料の単結晶とすることができ、又はトランスデューサ要素を形成することができる圧電材料のあらゆる他の適切な構成とすることができる（例えば、非変換パッドを有し、又は持たない図６のトランスデューサ要素を参照されたい）。マッチング層９０８は、圧電材料に音響的に適合するあらゆる適切な導電材料を用いて形成することができる。バッキング層９１０は、あらゆる適切な導電材料を用いて形成することができ、かつ少なくとも一部の実施形態では、層９０６の圧電材料に音響的に適合することができる。
【００６４】
可撓性回路層９０２、９０４は、それぞれポリイミド又はあらゆる他の適切なポリマー材料である非導電性キャリア基板９２０、９３０から各々形成され、非導電性キャリア基板の上部及び下部に形成され、非導電性ベース９２０，９３０を通過して延びる少なくとも１つの金属性ビア９２６、９３６によって電気的に連結された金属トレース９２２、９２４、９３２、９３４を有する。金属トレースは、単一の金属又は合金を用いて製造することができ、又は複数の金属又は複数の合金の層を用いて製造することができる。金属トレースは、パターン化することができ、又はキャリア基板の全表面を覆うことができる。一実施形態では、導電性金属トレース及びビアは、銅を用いて形成され、露出トレースは、次にＮｉ／Ｃｒで被覆され、次に、生理的条件の下で不活性な金又は別の金属で被覆される。ビアは、可撓性回路層内のいずれかに（例えば、可撓性回路層の中央に又はそのエッジに沿って）位置することができる。
【００６５】
次に、ワイヤを可撓性回路層９０２、９０４に連結することができ、トランスデューサが超音波システムの残りの電子機器に接続される。可撓性回路、マッチング層、及びバッキング層は、ワイヤをトランスデューサ要素から分離させ、加熱ベースの結合方法がワイヤを取付けるのに使用される時にトランスデューサ要素の加熱を低減する。
【００６６】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、トランスデューサ１０００の別の実施形態を示している。トランスデューサ１０００は、トランスデューサ要素１００２、分離された接点を形成する第１の金属層１００８、１０１０、第２及び第３の金属層１００４、１００６、バッキング層１０１２、マッチング層１０１４、キャリア層１０１６、ビア１０１８、非導電壁１０２０、及び垂直導体１０２２を含む。あらゆる適切なトランスデューサ要素１００２を使用することができ、単一結晶要素又は複数の変換部材を有するトランスデューサ要素が含まれる（例えば、図６に示すような非変換パッドを有するか又は有しないもの）。
【００６７】
バッキング層１０１２及びマッチング層１０１４は、同じか又は異なる材料で製造することができる。図示の実施形態におけるバッキング層１０１２は、導電性である。代替的な実施形態では、マッチング層は、トランスデューサ要素１００２と第３の金属層１００４の間に配置することができる。この代替的な実施形態では、マッチング層１０１４はこれも導電性である。
【００６８】
少なくとも一部の実施形態では、キャリア層１０１６、金属層１００６、及び接点１００８、１０１０は、あらゆる薄膜又は厚膜回路材料とすることができる。キャリア層１０１６は、以下に制限されるものではないが、ポリマー材料及びセラミック材料を含むあらゆる適切な非導電性基板材料とすることができる。第１の金属層は、パターン化されて接点１００８、１０１０が形成される。この厚膜又は薄膜回路は、以下に制限されるものではないが、導電性接着剤及び導電性エポキシなどの使用を含むあらゆる技術を用いてバッキング層１０１２に結合することができる。一実施形態では、キャリア層１０１６、金属層１００６、及び接点１００８、１０１０は、セラミック厚膜回路である。
【００６９】
接点１００８は、導電性ビア１０１８を通じて金属層１００６に電気的に連結される。接点１０１０は、垂直導体１０２２を通じて金属層１００４に連結される。非導電壁１０２０は、トランスデューサ要素１００２を垂直導体１０２２から絶縁する。非導電壁１０２０及び垂直導体１０２２は、以下に制限されるものではないが、導電性接着剤及び導電性エポキシなどの使用を含むあらゆる技術を用いて他の構成要素に取付けることができる。少なくとも一部の実施形態では、垂直導体１０２２に隣接するキャリア層１０１６の垂直側壁は、金属で被覆され、垂直導体１０２２の接点１０１０への連結が容易にされる。システム電子機器の残りの部分へのワイヤは、接触層１００８、１０１０に取付けられる。この実施形態は、図５に示すモジュール式取付部５３０内のプリフォームパッドを通じた電気接続にも適している。
【００７０】
図１６は、トランスデューサ１１００の別の実施形態を示している。トランスデューサ１１００は、トランスデューサ要素１１０２、ワイヤ１１１２、１１１４の取付のための対応する垂直接触パッド１１０８、１１１０を有する金属層１１０４、１１０６、バッキング層１１１６、及びマッチング層１１１８を含む。
【００７１】
図１７Ａ−図１７Ｆは、トランスデューサ１１００を製造する方法の一実施形態を示している。トランスデューサ材料１１０２’は、図１７Ａに示すようにキャリア１１２０上に取外し可能に配置される。トランスデューサ１１０２’の一部分が次に除去され、図１７Ｂに示すように１つ又はそれよりも多くの垂直スロット１１２２が形成される。好ましくは、垂直スロットは、トランスデューサ材料１１０２’の厚みの１／２から３／４である。例えば、トランスデューサ材料１１０２’は、ポジティブ又はネガティブフォトレジスト材料を用いてパターン化されてエッチングすることができ、又はトランスデューサ材料１１０２’は、切断されるか又は他の方法でダイスカットすることができる。図１７Ｃに示すように、金属層１１０４がトランスデューサ１１０２’を覆って形成され、かつ垂直スロット１１２２内部に形成される。金属層１１０４は、以下に制限されるものではないが、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、及び化学又は物理蒸着などを含むあらゆる適切な方法を用いて形成することができる。あらゆる適切な金属、合金、又はその組合せを使用することができる。例えば、金属層は、その表面をＮｉ／Ｃｒでメッキし、次に、金でメッキすることによって形成することができる。図１７Ｄに示すように、バッキング層１１１６が金属層１１０４を覆って配置され、キャリア層１１２０が除去される。
【００７２】
図１７Ｅに示すように、１つ又はそれよりも多くの垂直スロット１１２４が、トランスデューサ材料１１０２’の反対の面に形成され、次に、金属層１１０６の形成と共に、金属で充填される。好ましくは、垂直スロットは、トランスデューサ材料１１０２’の厚みの１／２から３／４である。例示的に、金属層は、その表面をＮｉ／Ｃｒでメッキし、次に、金でメッキすることによって形成することができる。図１７Ｆ及び図１６に示すように、マッチング層１１１８が、金属層１１０６の上に配置され、次に、この構成は、線１１２６、１１２８に沿ってダイスカットで分離され、接点１１０８、１１１０が露出される。この実施形態は、図５に示すモジュール式取付部５３０内のプリフォームパッドを通じた電気接続にも適している。
【００７３】
以上の明細書、実施例、及びデータは、本発明の構成の製造及び使用の説明を提供するものである。本発明の多くの実施形態は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うことができるので、本発明はまた、添付の特許請求の範囲にあるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１００  ＩＶＵＳ画像診断システム
１０２  カテーテル
１０４  制御モジュール
１０６  プロセッサ
１０８  パルス発生器
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
2011523579.tif 000032
【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【国際調査報告】
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2011523579.tif 000039
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